經(jīng)過細(xì)胞破碎、分段富集、去除部分雜質(zhì)等一系列操作,樣本的體積不斷加大,蛋白質(zhì)濃度下降,有時(shí)已經(jīng)不適合后繼的蛋白質(zhì)樣本檢測(cè)或者上樣了。怎么辦?這個(gè)時(shí)候不外3類選擇:濃縮,沉淀,過柱。過柱既然是分離富集的常用方法,自然也有濃縮特定目標(biāo)蛋白的效果,效果*好的自然是專一吸附富集和洗脫的親和柱,比如HisTag之類的。如果過柱后洗脫濃度還不夠,也要繼續(xù)用其他方法濃縮。親和沉淀或者**沉淀原理也一樣----比如瓊脂糖偶聯(lián)抗體做親和沉淀----借助抗體吸附目標(biāo)蛋白,借助瓊脂糖重力離心沉淀,能有效的富集純化目標(biāo)蛋白,縮小體積,而且不影響目標(biāo)蛋白活性。但是多數(shù)情況下,無處可覓親和的“那一半”,又要繼續(xù)后繼實(shí)驗(yàn),就只好采用濃縮或者沉淀。
濃縮
由于沉淀可能導(dǎo)致或多或少的樣本損失,不可逆沉淀等問題,原則上,能不用都盡量不用沉淀的方法。冷凍干燥相對(duì)能比較好的保持蛋白質(zhì)活性,非常有效的縮小溶液體積和提高濃度,而且沒有什么損耗和花費(fèi)。問題是你首先得有凍干機(jī),而且凍干不能去除樣品溶液中的鹽等其他雜質(zhì)。
超濾是濃縮樣品的更好的選擇。超濾是一種膜分離技術(shù),它的特點(diǎn)是使用不對(duì)稱多孔膜,根據(jù)分子的大小來分離溶液中的大分子物質(zhì)與小分子物質(zhì),是一種溫和的、非變性的物理分離方法,尤其適用于蛋白質(zhì)等大分子溶液的濃縮,純化以及緩沖體系交換等。超濾操作*簡(jiǎn)單的工具莫過于離心超濾管----通過離心力,使溶液中的小分子溶液和溶劑透過超濾膜,被收集在濾過液收集瓶中,而大分子溶質(zhì)則被超濾膜截流在樣品濃縮管中。該方法的特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便,只需要高速離心機(jī),無需其他特殊設(shè)備,速度快,可以相當(dāng)?shù)赜行饪s樣本,而且可以部分去除樣本溶液中的鹽、去垢劑等可溶性小分子,有利于更換緩沖體系。
操作:離心超濾管的使用非常簡(jiǎn)單,按照樣品量和目標(biāo)分子量選擇適當(dāng)?shù)碾x心超濾管,加入待濃縮的樣品溶液,按照超濾離心管指示離心速度和時(shí)間離心,*后回收濾管中截留的樣品溶液。
回收率:一般回收濃度大于0.1mg/ml的溶質(zhì),回收率可達(dá)90%以上。通常樣品損失是由于濾膜表面和容器表面的非特異性吸附引起的。選擇口碑好、高品質(zhì)的離心超濾管非常重要,因?yàn)楦咂焚|(zhì)的離心超濾管選用低吸附材質(zhì),精細(xì)拋光,可*大限度地降低了吸附性。濾膜表面樣品的吸附量與樣品和濾膜材質(zhì)有關(guān),一般為2-10μg/cm2。如果研究的對(duì)象是濾過液,由于其濾過時(shí)要穿過濾膜的整個(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu),所以吸附量相對(duì)較大,為20-100μg/cm2。通常截留分子量高的膜吸附較高,而截留分子量低的膜吸附較低。
為了得到*高的收率,所選濾膜的截留分子量MWCO建議選擇所需截留分子大小的1/3左右,不超過目標(biāo)分子量的一半。因?yàn)槌瑸V膜上孔徑是平均孔徑,膜上的孔并非均勻,離心高壓下也可能滲漏,因此截留孔徑越小,流速越慢但截留比例更大。
如果樣本濃度低體積大,可選擇較小容積的離心超濾管多次重復(fù)加樣離心。如果同時(shí)需要脫鹽和去除可溶小分子雜質(zhì),可將待濃縮樣品稀釋到離心超濾管*大容積再離心,重復(fù)2次可除去99%鹽。
避免過長(zhǎng)時(shí)間或者過速離心,雖然高品質(zhì)的產(chǎn)品都有防死端設(shè)計(jì),可避免過度離心造成膜表面干而造成不可逆吸附。避免過度濃縮,*終體積越小,越容易因表面吸附而損失得率。離心后用Tips輕輕吹吸幾次濾膜截留的溶液,必要時(shí)補(bǔ)加一定體積的緩沖液沖洗膜表面,有助于減少膜表面吸附,能提高回收率。盡量避免Tips接觸膜表面。
有些置于2ml離心管的那種Mini離心超濾管可以反向套入離心管中離心(管子上下一樣寬的那種一般都可以),以方便用離心法回收截留蛋白質(zhì)樣品,可使?jié)饪s液達(dá)到近乎完全回收,不用Tips,對(duì)于樣品體積小的就很好。賽多利斯的Vivaspin2ml帶有一個(gè)回收帽,也可以反向離心后可加蓋保存回收樣品,但是那個(gè)管子很長(zhǎng),要配15ml離心管的離心機(jī),不過有幾種膜可以選擇。
離心超濾管通常也不能**(個(gè)別種類特別說明除外,如再生纖維素(RC)膜的離心超濾管可以121度**,但是注意那個(gè)pH范圍比較小,別因?yàn)?*就選錯(cuò)),一次性使用。由于單管價(jià)格并不便宜(20-90元),不少人嘗試重復(fù)使用----經(jīng)驗(yàn)是用蒸餾水清洗膜表面多次,離心一次到兩次,那種可以反向離心的小管子可以加蒸餾水浸泡后反向多離心一次,會(huì)好些??芍貜?fù)用于同一樣品,不用時(shí)可用蒸餾水浸泡,但是要防止**污染。不同樣品就不要混用了。有人說用20%酒精,還有人說用1N的NaOH洗滌,但也有人說會(huì)破壞膜結(jié)構(gòu)。反正廠家一般不支持重復(fù)用。多次重復(fù)使用會(huì)堵塞濾膜上的孔徑,甚至出現(xiàn)漏液現(xiàn)象,影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
離心超濾管通常不需要預(yù)處理即可使用(個(gè)人經(jīng)驗(yàn),用蒸餾水洗一次會(huì)好些),不過對(duì)于蛋白質(zhì)樣本處理,特別是較稀的蛋白質(zhì)溶液來說(<10ug/mL),用超濾膜濃縮回收率常常是不定量的。雖然PES材料使非特異吸附*小化,但是,某些蛋白,特別是稀的時(shí)候,會(huì)有問題。非特異結(jié)合的程度隨著個(gè)別蛋白結(jié)構(gòu)的不同而不同。含有帶電的或者疏水結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)更易于不可逆結(jié)合到不同表面。對(duì)超濾離心管表面做鈍化預(yù)處理可降低蛋白質(zhì)在膜表面的吸附性損失,大多數(shù)情況下,在濃縮稀蛋白溶液之前預(yù)處理柱子可以提高回收率,因?yàn)槿芤嚎商顫M膜和表面暴露的空白蛋白吸附位點(diǎn)。鈍化的方法是預(yù)先用*高容積的鈍化溶液預(yù)浸泡柱子1小時(shí)以上,蒸餾水徹底沖洗柱子,再用蒸餾水離心一次以徹底除去可能殘留在膜上的鈍化溶液。注意鈍化處理后別讓膜干了。如果要留待以后使用,需要加無菌蒸餾水保持膜濕潤(rùn)。常用的鈍化溶液可選擇:
a. 1%牛血清白蛋白磷酸緩沖液溶液
b. 5%十二烷基磺酸鈉蒸餾水水溶液
c. 5%Tween-20非離子活性劑蒸餾水溶液
d. 5%Triton-X 蒸餾水溶液
e. 5%聚乙二醇化合物蒸餾水溶液
f.1%**球蛋白IgG磷酸緩沖液溶液
離心超濾管因?yàn)樾枰咚匐x心,某些對(duì)剪切力或壓力誘導(dǎo)下易變性的不穩(wěn)定樣品可能不太適合。另外超濾膜上孔徑是平均孔徑,膜容易堵,對(duì)于有微小顆?;蛘咚槠臉悠?,*好能先用較大孔徑的離心超濾管過濾一次,再進(jìn)行下一步濃縮。
膜材質(zhì):選擇超濾膜主要根據(jù)膜的材質(zhì),截留分子量以及綜合性能等,但是超濾的效果取決于待超濾的樣品溶液的特性,有條件的可以試試不同材質(zhì)的膜。沒有條件就隨大流。聚醚砜PES是超濾離心管中*常見的材質(zhì),具有較高的化學(xué)和熱穩(wěn)定性,耐堿能力強(qiáng)(pH范圍1--14),通量大,流速快。其他材料還有三醋酸纖維素(CTA)、再生纖維素(RC)和Hydrosart(HY)。三醋酸纖維素(CelluloseTriacetate,pH范圍3--11)親水性強(qiáng),非特異性吸附極低,溶劑和小分子溶質(zhì)在過濾時(shí)不會(huì)因被膜吸附而產(chǎn)生損失,適合樣品洗滌、除蛋白以及其他需要回收濾液的操作。再生纖維素(RegeneratedCellulose,pH范圍4--8)也是一種高度親水的膜,對(duì)蛋白的吸附極低,可以高壓**,容易清洗,耐酸堿性能及耐溶劑性能好。當(dāng)用于從低蛋白濃度的稀釋液中回收蛋白時(shí),可以得到極高的收率。Hydrosart超濾膜(pH范圍3--11)是Sartorius公司的**產(chǎn)品,它的基本特性與再生纖維素類似,Hydrosart在具有極低的蛋白吸附性的同時(shí),又具有高流速和高通量的特性,是**球蛋白濃縮和脫鹽的理想用膜。
規(guī)格:市面上常見的規(guī)格,截留量來說從3K, 5K, 10K,30K, 50K,100K的都有,從*大容積來說,離心管500ul到20ml的都有,單個(gè)價(jià)格從20-90。建議所選濾膜的截留分子量MWCO建議選擇所需截留分子大小的1/3左右。
品牌的選擇:離心超濾管知名廠家有Sartorius,Millipore,Pall和Whatman等等。都是經(jīng)典的品牌。其中Sartorius的Vivascience超濾離心管采用**的垂直膜配合狹長(zhǎng)的流道(垂直切向流)設(shè)計(jì),有效地避免了濾膜阻塞,即使對(duì)于含有顆粒的溶液,也能達(dá)到高速超濾。PE公司也購買Vivascience公司的**,PE的蛋白質(zhì)樣本富集試劑盒也是Vivascience設(shè)計(jì)的。
另外值得推薦的是Vivapore溶劑吸附濃縮器,不需要任何附加設(shè)備,只需把待濃縮的樣品加入Vivapore濃縮器中,靜置,等達(dá)到需要的濃縮倍數(shù)后,用吸管回收即可,只是速度會(huì)比較慢。溶劑吸附法用于常規(guī)目的實(shí)驗(yàn)室濃縮或進(jìn)一步分析前的樣品純化,尤其適用于在剪切力或壓力誘導(dǎo)下易變性的不穩(wěn)定樣品溶液,以及需要在低溫環(huán)境下操作的溶液。處理量:0.5ml - 20 ml,截留分子量:7.5K/30K。待續(xù)