一种金属螯合连续棒色谱柱的制备及色谱性能

金属螯合色谱（IMAC）在生物大分子的分离和纯化中有广泛的应用,通过改变IMAC的洗脱条件和被螯合的金属离子种类,生物大分子可获得选择性分离。目前,IMAC通常以有机和无机微球作固定相,由于柱死体积的存在,使色谱柱空间利用率低,且降低了蛋白质分离的柱效。近年报道的连续棒色谱柱是由直径1μm左右的微粒堆积而成的整体,消除了色谱柱的死体积,该类色谱柱用于蛋白的反相、疏水、离子交换和亲和色谱分离均可获得高的分离效率。然而,至今尚未见到对金属螯合连续棒色谱柱制备及应用的研究报道。对蛋白的IMAC分离机理研究中,研究流动相pH对分离的影响是主要手段之一,但通常研究的pH值的5.0-9.0的窄范围内。本文提出和制备了以交联聚甲基丙烯酸缩水甘油酯连续棒为基质的金属螯合色谱柱,并研究了pH在2.0-11.0的较宽范围内对蛋白保留的影响。     

金属螯合亲和色谱中固定金属与蛋白质的作用

在不同PHNaCl的磷酸缓冲体系，比较了牛血清蛋白（BSA）、核糖核酸酶（RNase)、细色素C（Cyt-C)和溶菌酶（Lys)在IDA裸柱和一些金属螯合柱上的保留特性，考察了固定金属对蛋白质保留行为的影响，指出蛋白质在强结合IDA－Cu柱上的保留主要受固定金属和蛋白质间配位作用支配，在弱亲和的IDA－Ni,IDA-Co和IDA－Zn柱上的保留主要受静电作用控制，配位作用为辅，讨论了金属螯合亲和色谱中影响蛋白质和金属配位的主要因素，金属离子的电荷和半径，配位原子对中心离子外层d轨道的影响，以及蛋白质表面配位的组氨酸数目，离解常数和取向，影响金属螯合配体和蛋白质静电作用的主要因素为溶液的PH和蛋白质的等电点pI.     

固定化金属离子亲和色谱法纯化猪铜锌超氧化物歧化酶

以Ｃｕ~（２＋）－Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ４Ｂ固定化金属离子亲和色谱法纯化猪铜锌超氧化物歧化酶,考察了不同的洗脱缓冲溶液及其ｐＨ对纯化效率的影响,显示了方法的有效性。     

固定金属离子亲和色谱--蛋白质分离的方法、原理、特性和应用

介绍了固定金属离子亲和色谱法(IMAC)的方法原理、金属螯合柱的制备、固定金属离子与蛋白质的相互作用以及影响这些作用的因素、不同色谱条件下各种作用力对蛋白质保留值的贡献、蛋白质的洗脱原理和IMAC在蛋白质分离纯化中的应用,论述了IMAC的特点、不足、克服的方法和今后应解决的问题。     

壳聚糖-硅基凝胶微球作为固定化金属螯合亲和色谱基质的研究

采用溶胶凝胶及微乳液技术制备了以壳聚糖-硅基杂化材料为骨架并带有金属离子螯合官能团的球形基质(CSHB),并对该基质的制备条件及结构形貌进行了研究与表征。实验表明,当微乳液反应体系的组分为:100mL壳聚糖溶液(2%m/V)、100mL Span乳化剂、250mL环己烷、13.3mL四乙氧基硅烷(TEOS)、1.33mL 3-缩水甘油丙氧基三甲氧基硅烷(GPTMS)和亚氨基二乙酸(IDA)0.802g时,可获得粒径均匀,刚性较好的微球。红外光谱证明了该基质是一种多组分的杂合材料,差热分析数据表明该杂合材料的热稳定性随反应体系中GPTMS的含量增加而增大。CSHB通过动态吸附金属离子Cu2 与Ni2 后,可对金属螯合蛋白产生配位吸附作用。Cu2 -CSHB柱对牛血清蛋白(BSA)具良好的可逆吸附能力,蛋白能被咪唑等金属离子螯合剂洗脱,回收率达76.6%。BSA在CSHB柱上的吸附率只有4.7%,表明CSHB对蛋白的非特异吸附较低。Ni2 -CSHB柱对过氧化氢酶(CAT)也显示出初步的纯化效果,一步纯化倍数为2.43倍。该基质有望用于具有组氨酸纯化标签的基因工程表达蛋白的分离与纯化。     

Effects of Immobilized Metal Ion on Retention Behaviors of Proteins in Metal Chelate Affinity Chromatography

The chromatographic behaviors of proteins on iminodiacetic acid (IDA) column with and without immobilized metal ion were examined in detail. Comparing the effects of pI, solution pH, and salt concentration on retention of proteins in cation‐exchange chromatography (CEC) and metal chelate affinity chromatography (MCAC), the retention mechanism of proteins was investigated in MCAC. By aid of observing the retention characteristics of proteins on naked IDA and metal chelate columns in high concentration salt‐out salt solution, the hydrophobic interaction in MCAC and the influence of metal ion on it were proved. In terms of the comparison of the thermodynamics of proteins in CEC and MCAC, the thermostability, the conformational change entropy Δ(ΔS⁰) and enthalpy Δ(ΔH⁰), compensation temperature β, the driving force and caloritic effect of proteins in MCAC were discussed. The identity of retention mechanism at protein thermal denaturation in CEC and MCAC was demonstrated by using the compensation relationship between ΔH⁰ and ΔS⁰.     

两种固定化金属螯合复合亲和膜色谱介质制备

以纤维素滤纸为基质,通过碱处理、环氧活化、偶联亚氨基二乙酸二钠、固定化Ｃｕ＾２＋后制得了大孔纤维素亲和膜。另外,在活化后的膜上通过共价交联覆盖上琼脂糖,制得了具有类似“三明治”结构且性能优于的复合亲和膜,装柱后分别制得固定化金属螯合亲和膜色谱柱。对两种亲和膜进行牛血清白蛋白等温吸附测定显示,两者的最大吸附量分别为１．１７ｍｇ／ｃｍ＾２和１．３０ｍｇ／ｃｍ＾２,与传统的琼脂糖凝胶类介质吸附量相当,表     

蛋白质在固定Zn2+金属螯合亲和色谱中的变性热力学

在15~85℃宽温度范围,研究了蛋白质在固定Zn2 金属螯合色谱系统中的热行为和变性热力学。实验结果表明,蛋白质在色谱过程都有一个固定的热转变温度:核糖核酸酶(RNase)、α-胰凝乳蛋白酶原A(α-Chy)的热转变温度约为55℃,细胞色素C(Cyt-C)和溶菌酶(Lys)约为65℃;,热转变温度的出现标志蛋白质构象发生变化;利用Van′tHoff作图测定了蛋白质在色谱系统热变性时的标准焓变ΔH°和标准熵变ΔS°,提出用标准熵变ΔS°和自由能变ΔG°判断蛋白质构象变化;利用ΔH°-ΔS°的线性关系估算了蛋白质热变性时的补偿温度,鉴定了蛋白质各变体在金属螯合色谱中保留机理的同一性,RNase、Cyt-C、Lys和α-Chy的补偿温度分别为55℃、65.8℃、65.2℃和54.8℃;根据蛋白质热变性时的补偿温度和构象变化熵变Δ(ΔS°)的大小,讨论了蛋白质在阳离子交换色谱和固定Zn的金属螯合色谱体系中的热稳定性。实验证明,在IDA裸柱引入Zn2 后蛋白质在色谱系统中的热稳定性减小,平均补偿温度从65.3℃降低到59.7℃,而构象变化熵变的绝对值大幅度升高。     

金属螯合亲和色谱中的疏水作用

通过考察盐溶盐和盐析盐浓度对蛋白质在IDA裸柱和金属螯合柱上保留行为的影响,详细研究了金属螯合色谱中的疏水作用,疏水作用的发生、形成的条件以及不同条件下对蛋白质保留值的贡献。实验结果表明,在高浓度和低浓度的盐溶盐以及低浓度盐析盐中,蛋白质在金属螯合柱上的保留主要受静电和配位作用控制,而疏水作用对蛋白质的保留影响很小。对弱亲和性的金属螯合柱以静电作用为主,其大小可用参数Q表征;对强亲和性的IDA-Cu（Ⅱ）柱以配位作用为主。仅在高浓度的盐析盐中,金属螯合柱才呈现较强的疏水作用,支配蛋白质保留。实验证明,金属螯合色谱中疏水作用主要来自固定相间隔臂中的疏水碳链和盐析盐对蛋白质的增疏作用,利用这种疏水作用有可能改善金属螯合色谱分离的选择性。     

螯合亲和色谱法分离转铁蛋白的4种分子形式

在ＴＳＫｇｅｌ－Ｃｈｅｌａｔｅ－５ＰＷ柱上用固定Ｃｕ２~（２＋）离子的螯合亲和色谱法（ＨＰ－ＩＭＡＣ）研究了Ｆｅ（Ⅲ）同去铁转铁蛋白的结合,讨论了所固定的几种金属离子对保留时间和柱寿命的影响;在生理ｐＨ条件下分离出了非饱和铁转铁蛋白的４种分子形式：ＦｅＮＴｆ,ＴｆＦｅｃ,ＦｅＮＴｆＦｅｃ（或Ｆｅ２Ｔｆ）和Ａｐｏ－Ｔｆ。     

IDA型Cu~(2 )-螯合亲和膜色谱法对牛肝过氧化氢酶纯化的研究(英文)

首次采用以改性纤维素为基质、亚氨二乙酸（ＩＤＡ）为取代配基的铜离子螯合膜色谱法对牛肝过氧化氢酶（ＢＬＣ）的分离纯化进行了研究。缓冲液的ｐＨ值对ＢＬＣ与螯合配基的结合影响显著。在选定的色谱条件下，ＢＬＣ粗酶液经ＩＤＡ型Ｃｕ２＋－螯合膜色谱柱一步纯化，比活性平均提高４．７倍，回收率为６７．７％。金属螯合膜色谱柱可用含０．２ｍｏｌ／Ｌ的咪唑或５０ｍｍｏｌ／ＬＥＤＴＡ－１ｍｏｌ／ＬＮａＣｌ的缓冲液再生，反复使用，后者比前者对柱子的再生效果更好。     

纤维素金属螯合物及其质谱分析在研究血清蛋白质与多肽中的应用

用纤维素做固相支持物,通过碱处理、环氧活化、偶联螯合剂、固定金属离子等方法制成纤维素金属螯合物,并用合成的纤维素金属螯合物处理健康人血清,然后通过基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪(MALDI-TOF-MS)检测蛋白质和多肽以确定其分离效果。确定了最佳的合成方法、螯合剂、金属离子和缓冲体系。再利用普通的纤维素制成了性能优良的纤维素金属螯合物,它能较好地分离血清中的蛋白质和多肽。     

High-Speed Purification of Recombinant Interleukin-11 by IMAC with Rigid Biporous Beads

Rigid biporous beads were prepared and modified by iminodiacetic acid (IDA) for application in immobilized metal affinity chromatography of proteins. The retention behavior of four model proteins on the metal chelate columns loaded with copper (II) and nickel (II) ions were studied. The separation of the four proteins by the Ni-IDA column at 40 cm.min⁻¹ was realized within 2 min. His6-interluekin-11 (His6-IL-11) was also purified by the Ni-IDA column at 40 cm.min⁻¹. The collected His6-IL-11 fraction showed a purity of about 80%. The results indicate that the IMAC with the biporous medium is promising for high-speed protein purification.     

固定化金属螯合亲和膜色谱柱制备及纯化铜锌超氧化物歧化酶的研究

 以大孔纤维素滤纸为基质 ,通过碱处理、环氧活化、偶联亚氨基二乙酸二钠、固定化Cu2 +,装柱后制得固定化金属螯合亲和膜色谱柱。对Cu/Zn SOD粗品进行了纯化研究 ,将其比活从 645U/mL提高到 6882U/mL ,纯化倍数为 1 0 7,蛋白回收率为 92 3% ,活性回收率达 985%。设计了一种解决金属离子泄露问题的方案 ,将Cu2 +泄露量降至 86μg/L。     

亲和色谱法的进展

概述了亲和色谱法分离机理、色谱填料及其应用的新进展,着重介绍了亲和固定相中配基发掘的新途径。全文包括66篇文献。     

Preparation of Immobilized Metal Affinity Chromatographic Packings Based on Monodisperse Hydrophilic Non‐porous Beads and Their Application

Three hydrophilic immobilized metal affinity chromatographic packings for HPLC have been synthesized by chemical modification of 3.0 µm monodisperse non‐porous poly(glycidyl methacrylate‐co‐ethylenedimethacrylate) (P_GMA/EDMA) beads. The retention behavior of proteins on the metal ion chelated columns loaded with copper(II), nickel(II) and zin(II) ion was studied. The effect of pH on the protein retention was investigated on both the naked and metal ion chelated columns in the range from 4.0 to 9.0. Four proteins were quickly separated in 3.0 min with linear gradient elution at a flow rate of 3.0 mL/min by using the synthesized Ni²⁺‐IDA (iminodiacetic acid) packings. The separation time was shorter than other immobilized metal affinity chromatography reported in the literature. Purification of lysozyme from egg white and trypsin on the commercially available trypsin was performed on the naked‐IDA and Cu²⁺‐IDA columns, respectively. The purities of the purified trypsin and lysozyme were more than 92% and 95%, respectively.     

氨基双四唑型金属螯合磁性纳米粒子的制备及其对蛋白质的吸附性能

通过4步化学反应对磁性Fe3O4@Si02纳米粒子进行化学修饰,设计和制备了一种N,N’-二(5-四唑亚甲基)胺修饰的金属螯合磁性纳米粒子.用X射线光电子能谱(XPS)、Zeta电位对该新型吸附剂进行了表征.用静态吸附法研究了螯合Cu(Ⅱ)吸附剂对溶菌酶、细胞色素C和α-糜蛋白酶的吸附性能以及溶液pH值、盐浓度、蛋白初始浓度对吸附量的影响.结果表明,吸附剂对蛋白质的吸附主要通过金属配位机理进行,且符合Langmuir吸附模型,对溶菌酶、细胞色素C和α-糜蛋白酶的最大吸附量分别20.0、13.5和17.9 mg/g.此外,将螯合Cu(Ⅱ)吸附剂用于混合蛋白质样品的吸附,发现此吸附剂对混合蛋白质样品中的溶菌酶具有选择性吸附作用,说明此金属螯合吸附剂在蛋白质选择性分离富集中具有一定应用价值.     

Aptamer-Based Alternatives to the Conventional Immobilized Metal Affinity Chromatography for Purification of His-Tagged Proteins

Aptamers are oligonucleotides or peptide molecules that are able to bind to their specific target molecules with high affinity via molecular recognition. In this study, we present development of aptamer-based affinity purification for His-tagged proteins for comparison of purification efficiency with the conventional Ni²⁺-based affinity chromatography. Thiol-functionalized aptamers able to specifically bind to His-tag were immobilized employing two crosslinking methods onto the surface of polystyrene resins. The resulting aptamer-anchored resins were successfully applied for purification of His-tagged proteins from complex E. coli and human cell lysates, respectively, and superior or at least comparable purification results to the conventional immobilized metal affinity chromatography were obtained via one-step purification.     

Isolation of Ligands of Trace Metals from Plant Samples by Immobilized Metal Affinity Chromatography

Abstract

Isolation of ligands of trace elements from plants by affinity chromatography with a metal immobilised on iminodiacetate resin has been investigated. To simulate various types of bioligands the following compounds were tested: phytic acid, peptides containing Cys and peptides containing Asp. Optimal conditions allowing isolation of the peptides with good efficiency comprise the use of Ga³⁺ ion, sample adsorption at pH = 4 and elution of the compounds by 0.3 mol/l NH₃. Phytic acid was bound too tightly and was not eluted. The procedure was used for purification of extracts of rye flour. The purified sample is suitable for analysis by MALDI-MS.     

亲和色谱纯化蛋白质新进展

通过对３５篇文献的综述,介绍了亲和色谱技术的新进展