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聚合編號(hào)

膠束的另一個(gè)物理性質(zhì)是聚集數(shù)；

存在于膠束內(nèi)的洗滌劑單體的數(shù)量（1，25，30）

用于生化應(yīng)用的大多數(shù)洗滌劑都具有聚集性

50到100之間的數(shù)字（8）有些膽汁是例外

酸衍生物，如CHAPS、CHAPSO和Big CHAP，具有

約10種洗滌劑的總數(shù)

聚集數(shù)往往形成更多的球形膠束，而

聚集數(shù)較大的洗滌劑往往形成橢圓體

膠束通常，聚集數(shù)隨著長(zhǎng)度的增加而增加

碳?xì)浠衔镦湹脑黾泳奂瘮?shù)往往

隨著親水基團(tuán)的大小增加而減小

向洗滌劑中添加碳?xì)浠衔锖蜆O性化合物

溶液（1）提高離子威懾物溶液的溫度-

試劑也會(huì)導(dǎo)致聚集數(shù)量的增加Aggrega-

離子數(shù)可以通過多種方法確定，包括

光散射（43）、小角度中子散射（44）和熒光

染料結(jié)合（45）

了解洗滌劑CMC和聚集數(shù)，一個(gè)

可以確定幾個(gè)重要的參數(shù)，包括concen-

溶液中膠束的過濾和聚集分子

膠束的重量在理想的無蛋白質(zhì)條件下，濃度-

膠束的離子可以計(jì)算如下：

[膠束]=[總洗滌劑]-[CMC]/AN（iii）

其中CMC是臨界膠束濃度，并且

AN是膠束聚集數(shù)

無蛋白質(zhì)膠束的聚集分子量（AMW）可以

計(jì)算如下：

AMW=AN X單體分子量（iv）

其中AN是膠束聚集數(shù)

典型的膠束聚集體分子量范圍為20-100kD

6 8 0 0 .2 5 2 .1 2 8 0

應(yīng)該注意的是，聚集體分子的測(cè)定

蛋白質(zhì)-洗滌劑復(fù)合物的重量更為復(fù)雜

本出版物后面的內(nèi)容參見“聚合分子量

蛋白質(zhì)/洗滌劑復(fù)合物"，第7頁

清洗劑去除

CMC在確定應(yīng)采用哪種方法時(shí)也很重要

用于去除多余或不需要的洗滌劑洗滌劑可能會(huì)-

fere與某些應(yīng)用程序配合使用，并且在重新配置時(shí)必須刪除-

組成脂質(zhì)體（46，47）具有高CMC的洗滌劑很容易

通過透析去除；洗滌劑溶液可以稀釋到低于

CMC，使膠束分解成單體，可以很容易地

隨著時(shí)間的推移通過透析管（7）通常，洗滌劑溶液-

在大量過量（即200倍）的洗滌劑的作用下對(duì)離子進(jìn)行透析-

幾天的免費(fèi)緩沖液，幾次更換無洗滌劑緩沖液

在這段時(shí)間內(nèi)，CMC低的洗滌劑通常通過

對(duì)疏水性珠粒的吸附（48）洗滌劑結(jié)合珠?？梢?/p>

然后通過過濾或離心去除洗滌劑可以

也可以通過各種類型的柱色譜凝膠去除

過濾可用于將洗滌劑膠束與蛋白質(zhì)分離-

基于尺寸差異的洗滌劑復(fù)合物和游離蛋白

組酸也可以去除或更換洗滌劑-

標(biāo)記的蛋白質(zhì)與鎳樹脂結(jié)合（7）

洗滌劑和生物膜

生物膜是磷脂分子的雙層；這個(gè)

雙層的總體結(jié)構(gòu)如下圖所示（圖5）

脂質(zhì)雙層的結(jié)構(gòu)

圖5

脂質(zhì)?；湹奈膊砍虮舜耍óa(chǎn)生

非極性疏水核），而極性磷酸酯頭

基團(tuán)與周圍的主體水相接觸。因此，雙層

分為兩個(gè)不同的區(qū)域：疏水核心和

親水性頭部區(qū)域每個(gè)“隔間"都有特的

不同地影響駐留在

雙層雙層的疏水核心，由磷組成-

磷脂?；?，約30?厚，并提供

疏水區(qū)溶劑化的低介電環(huán)境

整體膜蛋白的（49，50）這個(gè)區(qū)域通常相當(dāng)

生物相關(guān)溫度下的流體；雙層流動(dòng)性通常

蛋白質(zhì)功能和蛋白質(zhì)橫向擴(kuò)散所必需的

親水性頭群區(qū)域通常是極性的并且?guī)щ?/p>

該區(qū)域通過哥倫布力與膜蛋白相互作用

其穩(wěn)定額外的膜環(huán)并與極性

α-螺旋末端（49，50）

生物膜相對(duì)于脂質(zhì)和

蛋白質(zhì)例如，脂質(zhì)的組成不同

紅細(xì)胞膜的小葉有助于

這些細(xì)胞，允許它們通過脈管系統(tǒng)（外部

小葉：76%磷脂酰堿（PC）、82%鞘磷脂（SP），

20%磷脂酰乙醇胺（PE）、0%磷脂酰絲酸（PS）；

內(nèi)葉：24%PC，18%SP，80%PE，100%PS百分比為o

總脂質(zhì)含量）（51）此外，蛋白質(zhì)可能優(yōu)先

位于膜的內(nèi)部或外部小葉上，以及

在優(yōu)選的方向上，當(dāng)

決定如何好地提取膜蛋白以及提取什么

條件（即洗滌劑和/或脂質(zhì)）適合重構(gòu)

用于生物化學(xué)研究

從膜中提取蛋白質(zhì)

為了研究膜蛋白，必須首先從

膜，并保持在可溶性、天然、功能性的形式

在提取過程中，有人提出洗滌劑

單體首先分配到雙層中

洗滌劑與洗滌劑的協(xié)同作用破壞了雙層的穩(wěn)定性

產(chǎn)生混合的脂質(zhì)洗滌劑片段（圖6A）終，

進(jìn)一步添加洗滌劑會(huì)導(dǎo)致雙層溶解和蛋白質(zhì)

增溶作用（圖6B）（8，52）

膜的溶解性

圖6A

圖6B

膜蛋白可以有幾個(gè)“程度"

從膜中提取用于進(jìn)一步研究蛋白質(zhì)可以

以這樣的方式純化，使得一些天然脂質(zhì)保持與

蛋白質(zhì)這可以通過使用不

有效的脂質(zhì)增溶劑，并通過小化

柱色譜期間的洗滌劑暴露或者，

蛋白質(zhì)可以通過使用

嚴(yán)格的清潔劑這在以下應(yīng)用中可能很重要

需要均勻的蛋白質(zhì)制劑然后可以使用脂質(zhì)

如果蛋白質(zhì)活性需要，添加回這些制劑中

和/或穩(wěn)定性

應(yīng)該注意的是，研究

特殊的膜微結(jié)構(gòu)域，稱為脂筏，存在

一個(gè)特的問題脂筏富含鞘脂，甘酸-

氧化磷脂和膽醇（53-55）這些結(jié)構(gòu)域，也稱為

抗洗滌劑膜（DRM）已被證明

在細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)和蛋白質(zhì)分選中發(fā)揮關(guān)鍵作用歷上，DRM

通過其對(duì)冷溶解的抵抗力進(jìn)行了檢測(cè)

Triton X-100然而，已經(jīng)表明

其中的DRM取決于其

例如，Schuck等人表明

與DRMs相關(guān)的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的類型變化很大-

當(dāng)使用不同的清潔劑來隔離膜時(shí)

域（53）因此，在選擇

從天然膜中分離蛋白質(zhì)的合適洗滌劑

使用溶解的膜蛋白

一些更常見的洗滌劑已被證明是

在膜蛋白功能和結(jié)構(gòu)研究中有用的是

烷基糖苷（56-58）例如，短鏈烷基麥芽糖苷和

葡萄糖苷已成功地用于膜的結(jié)晶

蛋白質(zhì)（59-63），而長(zhǎng)鏈糖苷（即十二烷基麥芽糖-

side、十四烷基麥芽糖苷和十六烷基麥芽糖苷）

顯示穩(wěn)定偶聯(lián)的G蛋白的各種寡聚狀態(tài)

受體（GPCR），視紫紅質(zhì)（64）十二烷基麥芽糖苷，例如，具有

被用于結(jié)晶膜蛋白細(xì)胞素c oxi-

來自球形紅桿菌（65）的酶，以研究

4-跨膜螺旋蛋白DsbB

大腸桿菌（66），并研究光誘導(dǎo)的mam結(jié)構(gòu)變化-

用19F NMR測(cè)定馬里視紫紅質(zhì)（67）

在膜中使用越來越多的其他清潔劑

蛋白質(zhì)生物化學(xué)是溶血磷脂、Fos堿等-

試劑和短鏈磷脂（圖7）

磷脂類洗滌劑

OOPO

O

O

N

哦

O

溶血磷脂酰堿

P OO

O

O

N

Fos堿12

二己酰磷脂酰堿

圖7

溶血磷脂與天然磷脂相似，其中

膜蛋白被嵌入；它們有磷脂樣

然而，頭群的疏水尾部只含有一個(gè)

?；?，它們形成水溶性聚集體事實(shí)上，有些

GPCR在提取到溶血磷脂中后仍保持功能-

細(xì)胞（68-70）溶血磷脂也被用于核磁共振結(jié)構(gòu)

膜蛋白的研究以及在純化

囊性纖維化跨膜電導(dǎo)調(diào)節(jié)劑（CFTR）（71，72）As

前面提到過，Fos堿清潔劑已經(jīng)成功-

短鏈NMR在膜蛋白研究中的成功應(yīng)用（14-16）

磷脂如二己酰磷脂酰堿（DHPC），

已被用于溶解和重建整體膜

蛋白質(zhì)這些化合物在溶液中形成水溶性膠束

并已被證明能維持天然蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能-

當(dāng)用于膜蛋白純化方案時(shí)（73，75）對(duì)于

例如，大腸桿菌外膜蛋白X的NMR結(jié)構(gòu)

（OmpX）在DHPC膠束中測(cè)定（76）

膜蛋白也可以重組成洗滌劑脂質(zhì)

混合膠束這可能是具代表性的雙層-

模擬系統(tǒng)例如，細(xì)菌視紫紅質(zhì)已經(jīng)被重新折疊

進(jìn)入幾種不同的洗滌劑脂質(zhì)系統(tǒng)，包括CHAPS/DMPC

和CHAPSO/SDS/DMPC膠束（77，78

實(shí)際考慮

使用時(shí)需要考慮幾個(gè)實(shí)際問題

洗滌劑和膜蛋白首先，必須確定

特定ap所需的洗滌劑純度和均勻度-

例如當(dāng)純化和/或結(jié)晶蛋白質(zhì)時(shí)，

人們可以選擇既純又無污染的洗滌劑-

氯化醇、酰胺或合成的其他副產(chǎn)物）和

同質(zhì)的（即由單一物種組成）許多工業(yè)

等級(jí)洗滌劑，包括Triton和Tween，可能是純的，但

聚氧乙烯鏈組成的不均勻性

這些洗滌劑可能不太適合用于結(jié)晶篩，但是

可能足以提取蛋白質(zhì)

其次，當(dāng)測(cè)定增溶劑的分子量時(shí)

膜蛋白，必須考慮聚集分子

洗滌劑蛋白復(fù)合物的重量（圖8）如果可以

假設(shè)每個(gè)膠束有一個(gè)蛋白質(zhì)分子，如果

蛋白質(zhì)比膠束小，則

復(fù)合物等于蛋白質(zhì)分子量加上膠束

聚集重量然而，較大的膜蛋白將傾向于

與比存在于

單獨(dú)的游離膠束在這種情況下，洗滌劑的濃度必須

足以全覆蓋反式-

膜結(jié)構(gòu)域

蛋白質(zhì)/洗滌劑復(fù)合物的聚合分子量

圖8

同樣，重要的是要注意，當(dāng)一個(gè)人集中注意力時(shí)

洗滌劑溶解蛋白質(zhì)的溶液，空的濃度

膠束也可能隨著其分子量的增加而增加

比集中器膜的分子量截?cái)嘀?span>Sev-

有幾種方法可以測(cè)定so中洗滌劑的濃度-

溶液包括比色測(cè)定法（79）、薄層色譜法（80），

折射率測(cè)量（81），

和分析超速離心（82，83）其中一些方法是

可用于測(cè)定solu中游離洗滌劑的濃度-

tion（79-81）其他可用于測(cè)定蛋白質(zhì)的量-

結(jié)合洗滌劑（79，80，83）或蛋白質(zhì)-洗滌劑復(fù)合物的大?。?span>81，83）

非洗滌劑表面活性劑和其他新型洗滌劑

如前所述，膜蛋白可能不穩(wěn)定

或被某些洗滌劑變性，包括離子洗滌劑和

短鏈非離子洗滌劑半氟化表面活性劑（圖

9A）和兩性（圖9B）是兩種非常不同的非洗滌劑

用于膜蛋白研究的表面活性劑

 

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