Молекулярная биология: Структура и функции белков - Степанов В.М. 2005

Выделение белов
Гидрофобная хроматография белков

Как известно, поверхность белковой глобулы богата гидрофильными аминокислотами, но в то же время содержит немало (до половины от их общего содержания) гидрофобных остатков, нередко образующих скопления («гроздья»). Такие гидрофобные зоны, развитые в большей или меньшей степени, представляют характерную особенность структуры каждого белка, на чем и основан метод гидрофобной хроматографии. Соответствующие сорбенты синтезируют, включая гидрофобные группировки в гидрофильную матрицу, например в поперечно сшитую агарозу — сефарозу. По такому принципу построены, в частности, октил- и фенилсефароза:

При пропускании белкового раствора через фенилсефарозу гидрофобные участки поверхности белков образуют контакты с фенильными группами, вытесняя прилегающие к этим структурам молекулы воды. Число и прочность таких контактов весьма различны у разных белков. Повышению их прочности способствует сорбция белков из концентрированных растворов солей, например сульфата аммония. Плавное понижение концентрации соли в растворе, протекающем через колонку с фенилсефарозой, приводит к поочер еднойдесорбции белков (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Выделение интерферона фибробластов человека гидрофобной хроматографией на фенилсефарозе CL-4B.

1 — содержание белка в элюате; 2 — градиент концентрации этиленгликоля, использованного для десорбции; 3 — активность интерферона; хорошо видны «проскок», содержащий белки, которые не связываются с сорбентом, и пик очищенного интерферона

Сходным образом действуют сорбенты, полученные присоединением к макропористому кремнезему гидрофобных алкильных радикалов различной длины. Они, будучи жесткими, особенно подходят для работы при повышенном давлении в условиях высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ, англ. HPLC). Те из них, которые содержат длинные, С18-углевод ородные цепи, малопригодны для разделения белков из-за слишком сильного, нередко необратимого связывания, но могут применяться для хроматографии пептидов Лучшие результаты дает хроматография белков на сорбентах, содержащих более короткие С4—C8-углеводородные цепи.

Нередко гидрофобная хроматография сочетается с другими эффектами. Например, присоединение к активированной бромцианом сефарозе диаминов различной длины дает сорбенты, в которых содержатся гидрофобные углеводородные цепочки наряду с двумя катионными группами. Объединение черт гидрофобного сорбента и анионита в одном хроматографическом материале обогащает его возможности.

Описанный выше способ проведения хроматографии на гидрофобном сорбенте — далеко не единственно возможный. Для сорбции белков не обязательно введение в раствор повышенных концентраций соли, а для элюции можно применять добавление органических растворителей, сдвиг pH. В некоторых случаях, когда связывание белка основано на сочетании гидрофобных и ионных взаимодействий, хорошие результаты дает элюция растворами солей. Отметим также, что признаки гидрофобной хроматографии встречаются и в других приемах разделения белков, в особенности в аффинной хроматографии.