蛋白純化專題:DTT特性與保存及其在蛋白純化和保存中的作用

蛋白純化專題:DTT特性與保存及其在蛋白純化和保存中的作用

DTT( 二硫蘇糖醇)是實驗室常用的還原試劑,常被用於蛋白質保存以及蛋白二硫鍵的還原。DTT的入特點是極易被氧化,穩定性較差,一般DTT常保存於-20度中可以長達數年。

DTT是一種很強的還原劑,其還原性很大程度上是由於其氧化狀態六元環(含二硫鍵)的構象穩定性。它的氧化還原電勢在pH為7時為-0.33伏。

DTT特點與DDT的保存

DTT是一種常用還原劑,有抗氧化作用,進口分裝。DTT和巰基乙醇相比,作用相似,但DTT的刺激性氣味要小很多,毒性也比巰基乙醇低很多。而且DTT比巰基乙醇的濃度低7倍時,兩者效果相近。但DTT價格略高一些。DTT粉末的一般保存條件:-20℃保存。1M DTT溶液可以在-20℃保存2年以上。

由於容易被空氣氧化,因此DTT的穩定性較差;但冷凍保存或在惰性氣體中處理能夠延長它的使用壽命。由於質子化的硫的親核性較低,隨著pH值的降低,DTT的有效還原性也隨之降低;而Tris(2-carboxyethyl)phosphine HCl(TCEP鹽酸鹽)可以作為低pH值條件下DTT的替代品,而且也比DTT更為穩定。

應用:

DTT的用途之一是作為巰基化DNA的還原劑和去保護劑。巰基化DNA末端硫原子在溶液中趨向於形成二聚體,特別是在存在氧氣的情況下。這種二聚化大大降低了一些偶聯反應實驗(如DNA在生物感應器中的固定)的效率;而在DNA溶液中加入DTT,反應一段時間後除去,就可以降低DNA的二聚化。

DTT也常常被用於蛋白質中二硫鍵的還原,可用於阻止蛋白質中的半胱氨酸之間所形成的蛋白質分子內或分子間二硫鍵。但DTT往往無法還原包埋於蛋白質結構內部(溶劑不可及)的二硫鍵,這類二硫鍵的還原常常需要先將蛋白質變性(高溫加熱或加入變性劑,如6M 鹽酸胍、8M 尿素或1% SDS)。反之,根據DTT存在情況下,二硫鍵還原速度的不同,可以判斷其包埋程度的深淺。

DTT在蛋白純化 和保存中的作用

我們知道Cys存在與許多蛋白中,且其中的-SH常作為活性中心發揮作用,或者,兩個-SH連接成二硫鍵,是維持蛋白質高級構象重要橋樑。-SH具有很強的還原性,溶液被溶液中的溶解氧或其它氧化物氧化,從使蛋白失去活性。所以,在蛋白純化和保存時,在溶液中加入一定量的DTT,以免蛋白-SH被氧化而失活。但這裡就有一個矛盾,DTT該加多少量,以使-SH保持還原狀態,而使二硫鍵免遭還原?除了上述作用,DTT還有哪些方面可以起到作用?

曾聽一高人說起過,以摩爾數計算,5-10倍的量來保護-SH。如果蛋白報存buffer中含有15%左右的甘油,對蛋白具有很好的穩定作用。補充一點:如果DTT和蛋白摩爾比例比例增大到1:100,DTT就能破壞2硫鍵了,這時對應的濃度一般在10mM左右,這個一般在做還原肽圖的時候用到。

不過有些分子 內的二硫鍵由於空間位阻的作用,還原劑的量增加到很大也不能破壞。這時可能要配合尿素等變性劑才能徹底打斷二硫鍵(如包涵體變性)

DTT在離子狀態才有作用,在pH7-9.5的時候作用最強,pH降到3以下幾無電離,因此可以通過降低pH至3以下來終止DTT作現在才知道DTT作用還受到pH的影響。提到尿素變性,要是蛋白存在分子 間或分子內二硫鍵,即使具有高濃度的尿素或鹽酸胍,而沒有DTT等還原劑,那是否也不能使蛋白完全變性(斷裂二硫鍵)?

記得文章中提到“萬金油”配方是這樣的:

50mM Tris pH 7.9

0.5mM EDTA

50mM NaCl

5% glycerol(甘油)

DTT斷裂二硫鍵需要什麼的條件?蛋白的二硫鍵斷裂後,形態、功能等發生怎樣的改變?

我不是專門搞生化的。只是知道點皮毛而已,就我瞭解的而言,western blot要得以進行,特別是抗體要和目的蛋白結合,一方面要使打開蛋白質的SS鍵,因為如果SS鍵不打開,很有可能抗體不能很好的識別特定的位點,就不能結合上去;另一方面還要用SDS-PAGE消除蛋白質分子內的各種非共價鍵,使蛋白質所帶電荷和其分子量成正比,這樣才能使蛋白質分離出來。

DTT在電泳中還有一個作用。過量DTT能打開多聚體內的二硫鍵,使呈各個單體狀態,而在loading中去除DTT後,多聚體仍然保持原狀態。因此兩者對比可以分辨該蛋白是否含有多聚體形式。

結合我的實驗,我做的是有關纖維素酶基因的克隆與表達。應用的是家蠶桿狀病毒表達系統。

攜帶有纖維素酶基因片段的重組病毒構建好以後,將轉染細胞所獲得的達到一定滴度的重組病毒從皮下注射到家蠶體內。

家蠶血淋巴中是否能表達纖維素酶?這是我目前所研究的重點。難點以及疑惑:家蠶血淋巴在空氣中容易被氧化,雖然低溫下可保持短時間內不被黑化(即氧化),但測酶活的時候需要經過50度反應30分鐘這一步,所以我第一次做的時候由於沒添加巰基乙醇或者DTT,所以溶液變黑了。

小結: 本文總結了DTT特點與DDT的保存、應用、DTT在蛋白純化和保存中的作用。(少量DTT可以防止-SH被氧化,過量則會破壞二硫鍵)


分享到:


相關文章: