2022年 8月 20日, 星期六
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蛋白质的长期保存——在不冻的水溶液中保存

保存蛋白质最方便的方式是在冰箱中(即4~8℃) 以不冻水溶液的形式保存,对于短期保存或蛋白质特别稳定,这是最有效的方法;然而,必须要认识到即使蛋白质不聚集,也会有渐进的化学降解(特别是氧化)。

在溶液条件(优化了天然状态的热力学稳定性)下,聚集能够被最小化,因为蛋白质总体已脱离了部分折叠、能够聚集的种类(Kim et al. 2000) 。例如,大多数蛋白质的pH 范围相对较窄,在此pH 范即以上去折叠的自由能最大,同样,热切与天然状态结合的特异性配基(如钙或辅因子)能够大大地增加天然状态的稳定性。非特异性稳定剂(如蔗糖)也有益处,但是,这些化合物必须要用到至少0. 5 mol/L 时才有效果,这些化合物被优先地从蛋白质分子表面排阻,结果蛋白质的化学势增高(Timasheff 1998) 。排阻的幅度和化学电势的增高与蛋白质分子的表面积成正比,这样,部分或完全去折叠的状态大于天然构象。 结果,天然状态与去折叠状态之间的自由能能障(freeenergy barrier) 增大了。

许多添加剂通过优先排阻(preferential exclusion) 的机制[包括盐析盐(如硫酸铁)、氨基酸(如甘氨酸)、多元醇(如聚乙二醇)和糖(如蔗糖)]来发挥作用。在维持热力学稳定性中似乎特别有作用的一种化合物是柠檬酸盐,其作用机制尚未得到研究,但很可能是通过优先排阻的机制而发挥作用。

在降低浓度的条件下保存蛋白质也可以降低蛋白质的聚集率,聚集通常是一种二级动力学过程或高级动力学过程,这样其速率对蛋白质的浓度十分敏感.然而,蛋白质的浓度也不应当降得太低(如<约0. 1 mg/ml) ,以防止吸附到贮存容器壁上而损失大量的蛋白质。

对于许多蛋白质,保存在高离子强度溶液(如磷酸盐缓冲液加约150 mmol/L NaCl) 中有利于非天然聚集物的形成。这是因为溶液中离子的电荷屏蔽(shielding) 降低了蛋白质分子之间的电荷-电荷排斥。然而,必须靠经验来确定离子强度对某种给定蛋白质物理稳定性的实际作用。

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