王大虎

王大虎:膜蛋白的纯化

一、膜蛋白的结构

膜蛋白是膜功能的主要体现者。膜蛋白的种类繁多,多数膜蛋白分子数目较少,但却赋予细胞膜非常重要的生物学功能。外在膜蛋白为水溶性蛋白,靠离子键或其他较弱的键与膜表面的蛋白质分子或脂分子结合,因此只要改变溶液的离子强度甚至提高温度就可以从膜上分离下来,膜结构并不被破坏。内在膜蛋白与膜结合非常紧密,一般只有用去垢剂使膜解后才可分离出来。根据膜蛋白与脂分子的结合方式,可分为整合蛋白(integral protein)、外周蛋白(peripheral protein)和脂锚定蛋白(lipid-anchored protein),如图7-5所示。

图7-5 蛋白与膜的结合方式

①②整合蛋白 ③④脂锚定蛋白 ⑤⑥外周蛋白

(资料来源:翟中和,2005)

王大虎 (一)整合蛋白

王大虎
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整合蛋白可能全为跨膜蛋白(transmembrane proteins),为两性分子,疏水部分位于脂双层内部,亲水部分位于脂双层外部。由于存在疏水结构域,整合蛋白与膜的结合非常紧密,只有用去垢剂才能从膜上洗涤下来。整合膜蛋白的位置参见图7-6。

图7-6 整合膜蛋白

(资料来源:翟中和,2005)

王大虎(二)脂锚定蛋白

脂锚定蛋白又称脂连接蛋白(lipid-linked protein),通过共价键的方式同脂分子结合,位于脂双层的外侧。脂锚定蛋白可以分为两种形式,一种是蛋白质直接结合于脂双分子层,另一种方式是蛋白质并不直接同脂结合,而是通过一个糖分子间接同脂结合。锚定蛋白的位置参见图7-7。

图7-7 脂锚定蛋白

(资料来源:翟中和,2005)

王大虎   (三)外在膜蛋白

外在膜蛋白为水溶性蛋白,靠离子键或其他较弱的键与膜表面的蛋白质分子或脂分子的亲水部分结合,因此只要改变溶液的离子强度甚至提高温度就可以从膜上分离下来,膜结构并不被破坏。外在膜蛋白的位置参见图7-8。

图7-8 外在膜蛋白

(资料来源:翟中和,2005)

二、去垢剂的作用

膜蛋白在自然状态时需要质膜支持其结构和功能,在分离纯化过程中如X持去膜状态下膜蛋白结构和功能的稳定性至关重要,通常是用去垢剂的双极性来实现,即去垢剂同膜蛋白以及膜脂的疏水部位相互作用,削弱膜蛋白与膜脂分子间的疏水性结合,使膜蛋白从膜脂中释放出来。游离膜蛋白的疏水部位在去垢剂的保护下,保持原有构象,因而能够维持其原有功能,如图7-9和图7-10所示。

图7-9 去垢剂在膜蛋白分离中的作用

(1)去垢剂分子,具有极性和非极性端 (2)去垢剂包裹在膜蛋白的疏水区,极性区朝向外侧,使蛋白质成为水溶性,从而与膜分离

(资料来源:陆健,2005)

图7-10 膜蛋白构象的维持

(资料来源:陆健,2005)

去垢剂的选择和操作详见第一章。

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