蛋白纯化过程中常用的蛋白酶抑制剂及其使用
在提取、纯化蛋白质时,其效果常常受到本身存在的水解酶的影响。在提取蛋白质的同时破碎的细胞可释放出蛋白酶,这些酶在与欲提取的蛋白质接触时,一旦条件适宜,就会发生反应,导致蛋白质分解,使实验失败。因此,在蛋白质提取过程中,需要加入蛋白酶抑制剂以防止蛋白质水解。
(一)常用抑制剂
以下列举了7种常用的蛋白酶抑制剂和它们各自的特点,因为各种蛋白酶对不同蛋白质的敏感性不同,因此需要调整各种蛋白酶的浓度。由于蛋白酶抑制剂在液体中的溶解度极低,应注意在缓冲液中加入蛋白酶抑制剂时应充分混匀,以减少蛋白酶抑制剂的沉淀。
1.苯甲基磺酰氟化物(PMSF)
①抑制丝氨酸蛋白酶(如胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶、凝血酶)和巯基蛋白酶(如木瓜蛋白酶),不抑制金属蛋白酶及大部分半胱氨酸蛋白酶和天冬氨酸蛋白酶;
②溶于异丙醇、乙醇、甲醇、1,2-丙二醇。在水溶液中不稳定,在100%异丙醇内,25℃稳定;
③在室温下可保存一年;
④工作浓度:0.1~1.0mmol/L;
⑤在水溶液中不稳定,必须在每一次分离和纯化步骤中加入新鲜的PMSF。
2.乙二胺四乙酸钠(EDTA-Na2)
①抑制金属蛋白水解酶;
②溶于pH8~9的水中,溶液浓度约0.5mol/L;
③溶液在4℃下可稳定6个月以上;
④工作浓度:0.2~1.5mmol/L;
⑤需加入NaOH调节溶液的pH,否则EDTA不溶解。
3.胃蛋白酶抑制剂
①抑制酸性蛋白酶(如胃蛋白酶)、血管紧张肽原酶、组织蛋白酶L和凝乳酶;
②1mg/mL溶于甲醇中,不溶解于水;
③储存液在4℃下一周内稳定,-20℃下可稳定6个月;
④工作浓度:0.7~1μmol/L。
4.亮抑蛋白酶肽
①抑制丝氨酸和巯基蛋白酶,如木瓜蛋白酶、血浆酶和组织蛋白酶B;
②10mg/mL溶于水;
③储存液4℃下稳定一周,-20℃下可稳定6个月;
④工作浓度:0.5mg/mL。
5.胰蛋白酶抑制剂
①抑制丝氨酸蛋白酶(如血浆酶)、血管舒缓素、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶;
②10mg/mL溶于水,pH7~8,在pH>12.8时失活;
③储存液4℃下稳定一周,-20℃下可稳定6个月,避免反复冻融;
④工作浓度:0.01~0.3μmol/L。
6.抑胃肽
①抑制天冬氨酸蛋白酶(如胃蛋白酶)、肾素、组织蛋白酶D、凝乳酶和很多微生物的酸性蛋白酶;
②溶于甲醇,约1mg/mL,也可溶于乙醇或6mol/L乙酸(约300μg/mL),不溶于水,4℃下至少一周内稳定;
③工作浓度:0.7μg/mL。
7.胱蛋白酶抑制剂
①抑制半胱氨酸蛋白酶,如木瓜蛋白酶、无花果蛋白酶、组织蛋白酶B和二肽酰肽酶;
②将500μg胱蛋白酶抑制剂溶解于含20%甘油的重蒸水中,-20℃冷冻,两个月内稳定;
③工作浓度:250μg/mL。
(二)蛋白酶抑制剂的混合使用
在科研实践中,也经常需要蛋白酶抑制剂混合使用。蛋白酶抑制剂混合使用是为了能同时抑制多种不同的蛋白酶,包括丝氨酸蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶及金属蛋白酶等,而且可应用于几乎所有的组织或细胞提取物,包括来自动物、植物、酵母菌、细菌和真菌的样品。
以下是一个蛋白酶抑制剂混合使用的实例:
将35μg/mL PMSF 35μg、0.3mg/mL EDTA 0.3mg、0.7μg/mL胃蛋白酶抑制剂0.7μg和0.5μg/mL亮抑蛋白酶肽0.5μg定溶于1mL溶液中,即得到一种蛋白酶混合抑制剂。
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