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蛋白变性剂盐酸胍(50-01-1)和尿素不得不说的区别

2017-2-9
        蛋白质担负着复杂的生化反应,在行使生物功能时,必须具有特定的三维空间结构。在生物合成以后,蛋白质本身也经历着繁杂的生理过程。在生化试验中,常需要对蛋白质进行变复性研究,盐酸胍和尿素是蛋白质变复性中最常使用的试剂,那么二者有什么区别?实验中该如何选择呢?
蛋白质变性和复性
        由于外界因素作用,使天然蛋白质分子的构象发生异常变化,从而导致生物活性的丧失以及物理、化学性质的异常变化,这种现象称为蛋白质的变性。变性可以涉及次级键、二硫键的断裂,但不涉及一级结构上肽键的断裂。
        盐酸胍和尿素变性蛋白质包括两种机制:第一种机制是变性蛋白质与盐酸胍和尿素优先结合,形成复合物,当复合物被除去,反应平衡移动,随着变性剂浓度的增加,天然状态的蛋白质不断转变为复合物,最终导致蛋白质完全变性;第二种机制是盐酸胍和尿素对疏水氨基酸残基的增溶作用,因为盐酸胍和尿素具有形成氢键的能力,盐酸胍和尿素在高浓度(4~8mol/L)水溶液时能断裂氢键,结果盐酸胍和尿素就成为非极性残基的较好溶剂,使之蛋白质分子内部的疏水残基伸展和溶解性增加,从而使蛋白质发生不同程度的变性。
        二者在蛋白质变性中的差别:
        浓度:在室温下,3~4mol/L盐酸胍可使球状蛋白质从天然状态转变至变性状态的中点,通常增加变性剂浓度可提高变性程度,约6mol/L盐酸胍可以使蛋白质完全转变为变性状态。盐酸胍由于具有离子特性,因而比尿素的变性能力强。一些球状蛋白质,甚至在8mol/L尿素溶液中也不能完全变性,然而在8mol/L盐酸胍溶液中,它们一般以无规卷曲(完全变性)构象状态存在。
        溶解度:尿素溶解能力较盐酸胍慢而弱,溶解度为70%~90%,尿素在作用时间较长或温度较高时会裂解形成氰酸盐,对重组蛋白质的氨基进行共价修饰,但其具有不电离,中性,成本低等优点;盐酸胍溶解能力达95%以上,且溶解作用快而不造成重组蛋白质的共价修饰,但成本较尿素高、在酸性条件下易产生沉淀、可能对后续实验有干扰等缺点。
        总体而言,作为蛋白质变性过程中常用的试剂,盐酸胍和尿素的优缺点分别为:盐酸胍溶解能力和变性能力相对较强,不会造成重组蛋白质的共价修饰,但有成本高、在酸性条件下易产生沉淀、对蛋白质离子交换色谱有干扰等缺点;尿素溶解能力相对较弱,但具有不电离、呈中性、成本低、蛋白质复性后不会造成大量蛋白质沉淀等优点。在实际实验中,研究人员需要根据条件及目的进行选择,以获得最优的实验结果。
相关链接:盐酸胍