蛋白质与蛋白组学 » 讨论区 » 经验共享 » 【求助】Problems about PhosphoProtein Purification

采购询价

点击提交代表您同意 《用户服务协议》 《隐私政策》

 
需要登录并加入本群才可以回复和发新贴

标题:【求助】Problems about PhosphoProtein Purification

any333[使用道具]
五级
Rank: 5Rank: 5


UID 76446
精华 1
积分 1533
帖子 2542
信誉分 102
可用分 13711
专家分 10
阅读权限 255
注册 2011-11-5
状态 离线
1
 

【求助】Problems about PhosphoProtein Purification


冷泉港有一本很经典的书,叫《蛋白质纯化与鉴定实验指南》。其中的附录7给出了用亚氨基乙二酸(铁螯合)Sepharose 6B分离磷酸肽的方法。后面有2篇参考文献,最重要的那篇因为发表时间太久远了(Muszynska, G., L. Andersson, and J. Porath. 1986. Selective adsorption of phosphoproteins on gel-immobilized
ferric chelate. Biochemistry 25:6850-6853)的,所以拿不到全文。因此我对里面操作流程的原理不明白。想向大家请教。下面我把它的整个流程写出来:
全部操作均在室温下进行:
1)用4体积H2O洗亚氨基乙二酸Sepharose 6B柱。
2)用4体积含100mmol/L EDTA 和500mmol/L NaCl的50mmol/L Tris-HCl(pH7.6)洗柱。
3)用4体积H2O洗柱。
4)用4体积50mmol/L氯化铁洗柱。
5)用2体积0.1mmol/L乙酸洗柱。
6)加肽混合物(溶于0.1mmol/L乙酸)于柱上。
7)用2体积的0.1mmol/L乙酸洗柱。
8)用2体积0.1mmol/L乙酸钠(pH 5.0)洗柱。
9)用3体积1%乙酸铵(pH6.3)洗柱。
10)用4体积1%乙酸铵(pH8.3)洗脱磷酸肽。
11)分部收集0.5~1.0ml样品。按pH合并样品。用Speed-Vac型旋转浓缩器浓缩,分析磷酸肽。
12)洗脱后,立即用4体积0.2mol/L EDTA洗柱。
上述流程中,我不明白的有以下几个问题:
(1)用2体积0.1mmol/L乙酸钠(pH 5.0)洗柱的目的是什么?
(2)用3体积1%乙酸铵(pH6.3)洗柱的目的是什么?
(3)用金属螯合的方法纯化蛋白,一般最后洗脱时都是通过降低pH来实现的。磷酸基团本身就是碱性的,为什么用碱性的1%乙酸铵(pH8.3)能洗脱磷酸肽?
(4)我在pubmed查的许多相关文献都拿不到全文,但通过看摘要,有几篇文献显示磷酸化蛋白与这种螯合铁结合的部位很可能是两个临近的丝氨酸。但能使蛋白活性发生改变的磷酸化通常发生在丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸残基上。那我怀疑这种方法是不是对发生在苏氨酸和酪氨酸上的磷酸化不能选择性地纯化。
(5)我想定购这种柱子,我在网上查到的信息,包括Amersham、Sigma等进口品牌或是国产的柱子,虽然它们都是Sepharose 6B,活性配基也是亚氨基乙二酸,但它们的Protocal上却几乎都是针对6His-融合蛋白的纯化问题。而我查到的文献中也有把组氨酸残基上发生磷酸化的蛋白用这种方法来纯化。如果是这样的话,那这种磷酸化蛋白显然不是我想研究的对象。所以我怀疑这种铁螯合的亲和层析是不是主要针对组氨酸发生磷酸化的蛋白。
(6)还有一些文献显示,除了铁,镓似乎对磷酸化蛋白的纯化作用要更特异一些,还有某些金属也有类似的作用(因为看的是摘要,所有也不知道包括哪些金属)。那这么说的话,岂不是用这种方法纯化磷酸化蛋白并不特异?
这些问题这几天一直困扰着我,我的实验也处于停滞状态,导师希望我能够建立起一种大批量纯化磷酸化蛋白(当然主要是研究丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸残基上发生的磷酸化)的技术平台。所以我的压力很大。希望各位高手多指教,帮我一起解决这个技术难题。十分感谢!!
顶部
damingxia0904[使用道具]
三级
Rank: 3Rank: 3


UID 76226
精华 1
积分 285
帖子 246
信誉分 102
可用分 2011
专家分 10
阅读权限 255
注册 2011-11-2
状态 离线
2
 

1)用2体积0.1mmol/L乙酸钠(pH 5.0)洗柱的目的是什么?
书上好象写了,目的是洗去结合不牢固的铁离子,免得干扰后面的实验。
(2)用3体积1%乙酸铵(pH6.3)洗柱的目的是什么?
这个目的是平衡柱子,准备上样。
(3)用金属螯合的方法纯化蛋白,一般最后洗脱时都是通过降低pH来实现的。磷酸基团本身就是碱性的,为什么用碱性的1%乙酸铵(pH8.3)能洗脱磷酸肽?
洗脱可以降低pH也可以竞争洗脱,不同的样品和金属离子的作用是不同的,这个就是碱性条件下洗脱,真正的原因是铁离子三价在酸性条件下稳定,而在碱性的条件下被还原,所以就蛋白就被洗脱了,而磷酸基团是酸性的怎么是碱性的呢,它带负性电荷正好和金属离子结合,当金属离子被还原后就洗脱下来了,这个就是这个实验设计的巧妙之处吧。
(4)我在pubmed查的许多相关文献都拿不到全文,但通过看摘要,有几篇文献显示磷酸化蛋白与这种螯合铁结合的部位很可能是两个临近的丝氨酸。但能使蛋白活性发生改变的磷酸化通常发生在丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸残基上。那我怀疑这种方法是不是对发生在苏氨酸和酪氨酸上的磷酸化不能选择性地纯化。
这个问题上面我已经解释了,就是利用它们的静电作用力吸附而已,没有别的特别原因,所以我觉得你的想法也许是错误的。也许是我理解不对,但是我觉得是由于电荷,特别是磷酸化的负性电荷被吸附。
(5)我想定购这种柱子,我在网上查到的信息,包括Amersham、Sigma等进口品牌或是国产的柱子,虽然它们都是Sepharose 6B,活性配基也是亚氨基乙二酸,但它们的Protocal上却几乎都是针对6His-融合蛋白的纯化问题。而我查到的文献中也有把组氨酸残基上发生磷酸化的蛋白用这种方法来纯化。如果是这样的话,那这种磷酸化蛋白显然不是我想研究的对象。所以我怀疑这种铁螯合的亲和层析是不是主要针对组氨酸发生磷酸化的蛋白。
这个问题我想既然人家是专家,这样做可行,必然是可以做的,而且值得尝试。如果你觉得有更好的方法可以做,那你完全可以提出更好的方案。
(6)还有一些文献显示,除了铁,镓似乎对磷酸化蛋白的纯化作用要更特异一些,还有某些金属也有类似的作用(因为看的是摘要,所有也不知道包括哪些金属)。那这么说的话,岂不是用这种方法纯化磷酸化蛋白并不特异?
这个问题是所有的金属螯合层析都不是特异的,也不是亲和色谱就是特异的,一个配基大多对应的是一类蛋白,即使是免疫亲和也不完全是特异的,所以我觉得这个是大多数人对亲和层析的过高期望。
顶部
any333[使用道具]
五级
Rank: 5Rank: 5


UID 76446
精华 1
积分 1533
帖子 2542
信誉分 102
可用分 13711
专家分 10
阅读权限 255
注册 2011-11-5
状态 离线
3
 

首先十分感谢你一直以来的鼎力相助。但对你上述给我的答复,有些地方我仍想请教一下。
1)用2体积0.1mmol/L乙酸钠(pH 5.0)洗柱的目的是什么?
书上好象写了,目的是洗去结合不牢固的铁离子,免得干扰后面的实验。
流程的第五步用2体积0.1mmol/L乙酸洗柱的作用是去除疏松结合的铁。而这已经是第八步了。
(2)用3体积1%乙酸铵(pH6.3)洗柱的目的是什么?
这个目的是平衡柱子,准备上样。
这个是流程的第九步了,在第六步就已经上样了。
其实我非常想尝试这个方法,按我导师的理解,他也认为该方法只是利用磷酸基团与金属间电荷的静电吸引,所以他认为不够特异,可能达不到我们预期的实验目的。故他一直希望能找到更切题的纯化柱子。
顶部
damingxia0904[使用道具]
三级
Rank: 3Rank: 3


UID 76226
精华 1
积分 285
帖子 246
信誉分 102
可用分 2011
专家分 10
阅读权限 255
注册 2011-11-2
状态 离线
4
 

别客气,很抱歉没有看很清楚,因为太长,
8)用2体积0.1mmol/L乙酸钠(pH 5.0)洗柱。
9)用3体积1%乙酸铵(pH6.3)洗柱。
这两步都是洗去杂质,也就是吸附力弱的多肽,最后得到相对纯的磷酸化的多肽。
我觉得一个好的纯化方法就是可行,便宜,方便,就可以了。我没有见到特异的纯化磷酸化蛋白的方法,何况磷酸化蛋白是一大类,想有特异的方法是很难的,如果你找到了告诉我一下。你们是想做填料设计吗,不知道有什么更好的方法。
顶部
any333[使用道具]
五级
Rank: 5Rank: 5


UID 76446
精华 1
积分 1533
帖子 2542
信誉分 102
可用分 13711
专家分 10
阅读权限 255
注册 2011-11-5
状态 离线
5
 
此外,“而磷酸基团是酸性的怎么是碱性的呢” 对于这一说法,我不同意。
根据质子理论,能释放氢离子的物质称为酸;能接受氢离子的物质称为碱。
所以磷酸根是碱性的,但磷酸是酸性的。

”这个问题是所有的金属螯合层析都不是特异的,也不是亲和色谱就是特异的,一个配基大多对应的是一类蛋白,即使是免疫亲和也不完全是特异的,所以我觉得这个是大多数人对亲和层析的过高期望。“按你的说法,那只能选择和研究蛋白相对特异性结合的金属去螯合。对于磷酸化蛋白,可能最好的选择就是镓或铁。否则洗脱下来的蛋白就更不纯。
顶部
了了[使用道具]
三级
Rank: 3Rank: 3


UID 73224
精华 0
积分 367
帖子 453
信誉分 100
可用分 3031
专家分 0
阅读权限 255
注册 2011-9-20
状态 离线
6
 
谈一下我个人的观点,对于你提到的第一个问题,1)用2体积0.1mmol/L乙酸钠(pH 5.0)洗柱的目的是什么?
我觉得还是为了洗掉未结合的杂蛋白,平衡柱子,按照常规的纯化程序,应该是这样的。而且缓冲体系和上样前的体系比较一致。

而对于第二,第三个问题,我有稍微不同的观点(2)用3体积1%乙酸铵(pH6.3)洗柱的目的是什么?(3)用金属螯合的方法纯化蛋白,一般最后洗脱时都是通过降低pH来实现的。磷酸基团本身就是碱性的,为什么用碱性的1%乙酸铵(pH8.3)能洗脱磷酸肽?

对于固定化金属螯合层析,竞争性物质一般作为洗脱剂,而竞争性物质一般是指含有N原子等电子给予体的小分子物质,它的加入可以改变蛋白质与金属离子之间的作用力,这类物质有咪唑,组氨酸等,前者是我们通常用到的,而含有铵离子的盐类也可以作为洗脱剂,一般的是氯化铵,醋酸铵(乙酸铵),硫酸铵等等,其作用效果主要分为两类
1)通过增加铵离子的浓度,从而提高洗脱效果,也就是说盐浓度越高,其竞争作用越强,蛋白质就越容易洗脱下来,由于铵离子带正电荷,它和金属离子之间有静电排斥,在洗脱时柱内存在这样的平衡:NH4+ + H2O = NH3 + H3O+,一般认为氨分子与过渡金属离子形成络合从而与蛋白质上的给电子原子形成竞争,铵离子浓度越高,氨分子浓度也就越高,与金属螯合的竞争力就越强烈,从而蛋白质越容易洗脱。

2)通过增加盐溶液的PH,提高洗脱剂的作用。当PH降低时铵离子和氨分子的平衡有利于逆向移动,因此柱内体系中所含的氨分子浓度低而不利于形成竞争,所以作用的效果也不是很强烈。而当PH升高时,其条件有利于铵离子水解平衡向正向移动,使得氨分子浓度在碱性条件下大大提高,大量的氨分子对蛋白质的吸附位点形成了强烈的竞争,从而使蛋白质洗脱下来。

我想这就应该能解释为什么 9)用3体积1%乙酸铵(pH6.3)洗柱 然后再10)用4体积1%乙酸铵(pH8.3)洗脱磷酸肽的真正原因了。
顶部
any333[使用道具]
五级
Rank: 5Rank: 5


UID 76446
精华 1
积分 1533
帖子 2542
信誉分 102
可用分 13711
专家分 10
阅读权限 255
注册 2011-11-5
状态 离线
7
 

昨晚又想到许多问题,想向大家请教。
(1)在碱性条件下使三价铁还原,从而使磷酸肽洗脱下来,我记得氢氧化铁和氢氧化亚铁都是不溶的,那它们就有可能堵柱子,我想立即用EDTA洗柱,可能也还会发生堵柱子的问题。我怕做得次数不多就堵上了。
(2)整个流程都在室温下进行,没有蛋白质水解变性的问题吗,我想这个柱子也不可能流得很快,尤其是在样本量大以及使用次数比较多的情况下。
(3)我看了这个方法的另一篇参考文献的全文:Lees-Miller,S.P. and C.W.
Aderson.1989.Two human 90-kDa heat shock proteins are phosphorylated in vivo at
conserved serines that are phosphorylated in vivo by casein kinase II. J.Biol.Chem.
264:2431-2437。它里面是把纯化好的HSP90先用过蚁酸氧化,再用胰岛素彻底消化成小肽段后才上的Sepharose柱子。我是打算用细胞裂解后的总蛋白过柱子。我不知道是否需要用过蚁酸和胰岛素处理。而且我用的细胞裂解液成分:50mmol/L Tris-Cl(pH8.0)、150mmol/L NaCl、1% CHAPS、Cocktail、
Benzonase 、1mM Na3VO4、1mM DTT,不知这些成分对磷酸化蛋白与柱子的结合有什么影响。其中,我担心的是Na3VO4。BD Biosciences 的Phosphoprotein Enrichment Kit,它的protocal上提示运用了Phosphate Metal Affinity
Chromatography(PMAC)的原理,它还提到过柱子前样品中不能加磷酸酶抑制剂,否则会影响磷酸化蛋白与柱子的结合。我猜想它的原理和冷泉港的这种方法应该是很类似的。但我不明白磷酸酶抑制剂怎么会影响它们结合呢。
(4)想问一下Chromatography站友,你上次给我提的预装柱,因为我以前没接触过,所以不太明白它的概念,是不是指那种液态的Beads(已螯合有金属?),用时自己加到柱子里就可以了。
希望各位大侠不吝指教!!!!!
顶部
any333[使用道具]
五级
Rank: 5Rank: 5


UID 76446
精华 1
积分 1533
帖子 2542
信誉分 102
可用分 13711
专家分 10
阅读权限 255
注册 2011-11-5
状态 离线
8
 
你的解释我感觉更为合理。如果按氧化-还原的原理解释,三价铁离子在碱性条件下被还原,那还原后的二价铁离子仍然带的是正电荷,那磷酸肽应该还能与之结合而不被洗脱。是不是存在这个矛盾呢?
那我还想请教一下, 9)用3体积1%乙酸铵(pH6.3)洗柱 然后再10)用4体积1%乙酸铵(pH8.3)洗脱磷酸肽 第十步时如果进一步增加乙酸铵的浓度是不是洗脱效果会更好?
顶部
IAM007[使用道具]
三级
Rank: 3Rank: 3


UID 75217
精华 0
积分 464
帖子 608
信誉分 100
可用分 3861
专家分 0
阅读权限 255
注册 2011-10-20
状态 离线
9
 

问题1)你可以作一下实验,应该不会堵的,所谓的碱性和酸性,其实是铵离子和氢离子在起作用,你前面也说了:根据质子理论,能释放氢离子的物质称为酸;能接受氢离子的物质称为碱。所以对铁离子的影响也不会很大。

问题2)蛋白质纯化一般应该是在4摄氏度条件下进行的,但是在室温下影响不会是很大的,如果有条件的话,可以用空调控制室温,大概控制在20-25摄氏度左右。

问题3)还原剂不能加在上样缓冲液中,用于金属螯合层析柱,抑制剂与酶的结合,会影响酶蛋白的构象,从而会影响酶蛋白与柱子的结合,
顶部
IAM007[使用道具]
三级
Rank: 3Rank: 3


UID 75217
精华 0
积分 464
帖子 608
信誉分 100
可用分 3861
专家分 0
阅读权限 255
注册 2011-10-20
状态 离线
10
 
你的解释我感觉更为合理。如果按氧化-还原的原理解释,三价铁离子在碱性条件下被还原,那还原后的二价铁离子仍然带的是正电荷,那磷酸肽应该还能与之结合而不被洗脱。是不是存在这个矛盾呢?
那我还想请教一下, 9)用3体积1%乙酸铵(pH6.3)洗柱 然后再10)用4体积1%乙酸铵(pH8.3)洗脱磷酸肽 第十步时如果进一步增加乙酸铵的浓度是不是洗脱效果会更好?

======================================================================================

你可能还没有明白用铵盐洗脱的作用机理,起洗脱作用的是氨分子,既算与二价铁离子结合,也能被氨分子洗脱下来。

你在实验当中可以这么设计
顶部