固定化金属螯合亲和层析技术研究进展

《固定化金属螯合亲和层析技术研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、该论文是从以下网址获取：http://www.hxtb.org/col/1999/c99130.htmProgressofImmobilizedMetal-chelateAffinityChromatographyWeiQiBaoShixiang#YaoRuhua(SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510641ChineseAcademyofTropicalAgriculturalSciences,Haikou571101)AbstractThematrix,ligands,activatio

2、n,couplingandelutiontechniquesofimmobilizedmetal-chelatedaffinitychromatography(IMAC)werediscussedandthecharacteristicofIMACwithotheraffinitychromatographieswerecompared,thentherecentdevelopmentandapplicationofIMACwerereviewed,atlastthemathematicalmodelswerepresented.Keywor

3、dsImmobilizedmetal-chelatedaffinitychromatography,affinitychromatography,metalchelate摘要本文介绍了固定化金属螯合亲和层析(IMAC)技术的发展简史，IMAC的基本原理、基质、配基、活化与偶联、洗脱方法，对IMAC的优劣做了比较和评价，最后介绍了IMAC的最新应用及理论模型研究进展。关键词亲和层析亲和色谱金属螯合物固定化金属螯合亲和层析技术研究进展*魏琪鲍时翔**#姚汝华(华南理工大学生物工程系广州510641#中国热带农业科学院海口571101)   生命科

4、学和生物技术的迅猛发展需要更加高效、可靠的生物大分子分离纯化方法。六十年代出现的利用生物分子间专一、可逆的特异亲和作用的亲和层析技术极大地推动了生物大分子分离纯化工艺的发展[1]。在生物技术制取蛋白质的多级纯化过程中，高效液相色谱被指定为一个必须步骤，亲和色谱(亦即亲和层析)的选择性和特异性是其它任何技术都无法比拟的。   1975年，Poroth首次提出“固定化金属螯合亲和层析(ImmobilizedMetal-ChelatedAffinityChromatography)”的概念[2]，首次成功地在琼脂糖上偶联了螯合剂亚氨基二乙酸(IDA

5、)钠。IDA的钠盐与金属离子如Cu++螯合后，可与生物分子如蛋白质结合，不同的蛋白质与金属离子结合力不同，从而将蛋白质分离。后来的研究表明经固定的金属离子不仅与基质以螯合形式结合，还可以离子键、共价键形式结合，或分散在固体基质中以胶体状存在。1983年Poroth把凡是固定在基质上的金属(不管是否以离子状态存在)与溶质的亲和作用定义为“固定化金属亲和层析(IMAC)”[3]。1基本原理   过度金属离子能与电子供体氮、硫、氧等原子以配位键结合，金属离子上剩余的空轨道是电子供体的配位点，在溶液中被水分子或阴离子占据。当蛋白质表面氨基酸残基与金属

6、离子的结合力比它们更强时，则蛋白质取代它们金属离子形成复合物，从而使生物分子被吸附。根据软硬酸碱理论，Cu++、Fe+++、Co++、Zn++、Ni++等为交界酸，易与组氨酸、色氨酸上的交界碱氧原子和半胱氨酸上软碱硫原子配位结合，而Ca++、Mg++等硬酸则易与磷酰化氨基酸上的硬碱磷原子配位结合。由于蛋白质表面这些氨基酸的种类、数量、位置和空间构象不同，因而与金属螯和物的亲和力大小不同，从而可选择性地加以分离纯化。   组氨酸和色氨酸最易与金属离子结合，因此是金属螯合亲和层析中的活性基团。组氨酸上有α-氨基、羧基和活性侧链基团咪唑基，它可以由

7、α-氨基和羧基与金属离子形成五元环，也可由α-氨基和咪唑基与金属离子形成六元环，还可由羧基和咪唑基与金属离子形成七元环。半胱氨酸分子侧链上的硫原子也可与金属离子形成共价键[4]。   生物分子与金属离子间的结合强度与它们的轨道重叠程度有关，结合作用可分为3种：   (1)静电吸引：修饰后的基质带有净负电荷，它可吸附分离表面氨基酸残基带正电荷的蛋白质。   (2)配位键结合：蛋白质表面的组氨酸、色氨酸、半胱氨酸等残基上有咪唑基，其氮原子上的未公用电子对与固定化金属离子形成配位键。   (3)共价键结合：固定化金属离子与蛋白质表面含硫基团作用形成

8、共价键。2基质   理想的基质(载体、固定相)应具有高度特异性(表面电荷总量接近为零)、高度亲水性(无疏水作用位点)、足够多可利用的化学基团、适当的表面积和孔径、较