通过RP-HPLC分析和纯化蛋白以及多肽
贺文君
RP-HPLC在蛋白质研究中占据了非常重要的位置,用途广泛,检测的灵敏度高以及可以串联质谱,可以用于分离结构非常相似的蛋白以及多肽类成分.
蛋白以及多肽在反相中的分离机制主要是吸附和解吸附的一个过程。
在反相HPLC中,颗粒表面是十分疏水的,通过疏水表面对蛋白质的一面(被称为“疏水足”)吸附,蛋白质被保留下来。
与疏水表面的厚度相比,蛋白质要大得多,因此蛋白质仅有一部分被疏水表面所吸附。
大部分蛋白质位于表面上方与流动相接触(蛋白质的大部分是在疏水面之上与流动相接触)。
由这种疏水性吸附所导致的净相互作用非常强,会导致蛋白质保持吸附在表面上直至接触到特定浓度的有机溶剂,这时蛋白质会从表面上解吸附并从色谱柱上洗脱
色谱柱的考量:
1,超纯超惰性硅胶对于蛋白多肽化合物的峰形至关重要。硅胶的纯度,高纯度的硅胶在多肽以及蛋白的分析中,即便在非常低浓度的离子对试剂中都能获得极佳的峰形和分辨率。
超惰性硅胶柱往往需要极少量TFA也可获得不错的峰形,这点对LC-MS很有利。
2,色谱柱的长度方面,色谱柱的长度对于多肽分离而言不是一个重要的影响参数,色谱柱的长度对于多肽以及蛋白水解产物会有更大的影响。
为减小分析时间,短柱可以做为首先考虑。对蛋白分析而言,因为洗脱机理的原因,长短柱对分离度并不会有什么明显影响,这点和化学小分子完全不同。
但是对于小分子多肽,往往长柱比短柱的分离度大,这点类似化学小分子。
3,色谱柱的内径,标准的HPLC色谱柱的内径一般是 4.6mm. 相对于标准的分析柱内径而言,窄的内径会有更高的灵敏度。
4,对于色谱柱固定相的选择方面,ACT公司推出了生物分析方法开发包,主要提供三种固定相,C18-300, C4-300,Phenyl-300,提供三种不同的分离选择性作为主流用柱。
另外,对于大分子蛋白的反相用柱选择还有C8-300, CN-300作为补充选择用柱。
流动相的考量:
1,有机相的选择:
乙腈:广泛用于反相色谱中分析聚合多肽。易挥发且洗脱能力强低的粘度和低的背压比较透明,所以紫外吸收弱有很长的使用历史。
异丙醇:很少用作单独的流动相,因为粘度比较高。主要作为一种添加剂,一般添加浓度为1~5%,用于洗脱强疏水性的蛋白或多肽。
其他的流动相:甲醇或乙醇很少用于疏水性的蛋白质分析,由于乙醇的低毒性,常用于纯化蛋白质。
2,梯度洗脱:一般情况下,梯度变化的越慢,分辨率越高。
在分析时间变化不大的前提下,通过调节梯度变化来优化条件是非常有意义的,但是也有相反的情况。
在RP-HPLC中,蛋白和多肽的保留和一般的小分子化合物有所不同,等度洗脱对于蛋白质的分离作用很小,有机相比例小的变化会引起蛋白质保留的大的变化。
3,离子对试剂,在PR-HPLC分析蛋白或者多肽的过程中,为了获得更好的峰形,通常会在流动相中加入一些离子对试剂。
三氟乙酸:使用最广泛,在分析得到的峰形相似的情况下,硅胶纯度越高,使用的离子对试剂浓度可以相对更低。
其他可供选择的离子对试剂:磷酸和七氟丁酸也会用于蛋白和多肽的分离。
4,pH对多肽保留的影响:在反相色谱中, 多肽的分离一般在酸性环境下进行。
在低的pH值条件下,多肽中的端基羧基以及侧链的天冬氨酸和谷氨酸会质子化,从而增强保留。
反之,在碱性或中性条件下,会离子化,疏水作用降低,保留减弱。
温度的影响:
柱温以及流动相的温度从两方面影响多肽的分离:
温度升高,保留时间会有一定程度的降低;
温度升高会对多肽分离的选择性有一定程度的影响,因此选择适当的温度,对多肽分离,尤其是肽图分析显得尤为重要。