案例应用丨变性条件下的质量光度测量

发布日期:2024-11-25




质量光度法(MP)可量化溶液中生物大分子的质量分布。它在分析生物样本的纯度、完整性和原始条件下的功能方面的用途已经被证明,在本应用说明中,将证明质量光度法在变性条件下,是研究低聚蛋白质变性和再变性的有用工具。



为了举例说明质量光度法在解除/重折叠实验中的优势和局限性,我们进行了一个关于烯醇化酶的案例研究。质量光度法是一种超灵敏的单分子质量分析技术,可检测溶液中的蛋白质(或其他生物分子)在玻璃-水界面上的散射信号。与玻片结合粒子的散射光量取决于粒子的质量而非形状,所以无论蛋白质是折叠还是展开,因其质量不会改变,质量光度读数也不会改变。


烯醇酶在原生和变性条件下的MP测量结果表明,MP对蛋白质的折叠状态并不敏感。在原生条件下,烯醇酶主要形成90 kDa质量的同源二聚体和一些45 kDa质量的单体。在变性条件(尿素)下,二聚体分离成未折叠的单体,但同预期一样,用MP测量的未折叠单体的质量(45 kDa)与折叠单体的质量相同(下图)。MP对折叠状态不敏感,因此是监测折叠依赖性低聚物的一种可行方法。



蛋白质解折叠实验通常是在变性剂浓度非常高的情况下进行的。然而,尿素和GdnHCl 在水溶液中浓度较高时,会形成氢键团簇,因为团簇的光学性质与周围溶液的光学性质不同,这种团簇可以用MP观察到。这种差异会导致背景光散射,在MP图像中显现,随着尿素浓度的增加,图案及其相应的信号也随之增加,直到尿素浓度超过1 M时达到一个峰值(下图)。



来自团簇的图案信号代表背景噪声,会增加使用MP测量生物大分子质量的难度,甚至可能无法量化散射信号。因此,在使用变性剂时,检查背景信号非常重要,这将为实验设定噪声基线。当变性剂被稀释时,MP可以为变性过程提供更可信的信息,从便监测低聚蛋白质的重折叠动态。变性烯醇酶样品经PBS稀释恢复到接近原生状态后,MP敏感捕捉到了这一转变(下图),这得益于MP检测的的快速性及其在宽浓度范围内的准确性。实验中还利用MP技术监测了变性烯醇酶样品的重折叠动态,发现二聚体在稀释后的 60分钟内逐渐重新形成(下图)。



二聚体的恢复动态可通过绘制单体/二聚体比率与时间的函数关系图来观察。恢复速度取决于所使用的变性物质,可以看出,用GdnHCI变性的烯醇酶恢复得更快(下图)。



综上所述,质量光度法能够提供有关生物大分子和复合物的质量和组成的准确信息,是一种监测多聚复合物中蛋白质变性和再变性过程的简单方法,并且能够轻松比较变性剂的效果。




Refeyn Two MP与 Refeyn SamuxMP是基于质量光度法(MP)技术的台式单分子质量分析系统,其机身紧凑,安装简便。仅需消耗几微升样品和洁净的玻片,就能直接测量溶液中单个分子的质量,并且无需任何标记,为生物分子检测创造了无限可能。


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