Ich habe Mühe, von Experten begutachtete Literatur zu finden, die die Auswirkungen der Änderung des pH-Werts und der Salzkonzentration auf Protein / Protein-Komplexe in Lösung erklärt. Welchen Einfluss haben der pH-Wert und die Salzkonzentration und was sind die physikalischen Grundlagen dahinter?
Die Bildung von Proteinkomplexen oder -aggregaten in wässrigen Puffern wird durch eine Reihe von Faktoren bestimmt: physikalische Eigenschaften des Proteins selbst, pH-Wert, Temperatur, Art und Konzentration des verwendeten Cosolvens (Salz). Gelöste Stoffe werden oft grob nach ihrem Typ eingeteilt in Chaotrope („Störungsstifter“), die Proteinstrukturen destabilisieren, und Kosmotropen („Ordnungsstifter“), die sie stabilisieren. [ 1 , 2 ]
Chaotrope Salze stören intramolekulare Wechselwirkungen, die durch nicht-kovalente Kräfte wie Wasserstoffbrückenbindungen, Van-der-Waals-Kräfte und hydrophobe Wechselwirkungen vermittelt werden, was bei hohen Colösungsmittelkonzentrationen zu einer Proteindenaturierung führt.
Kosmotrope Salze hingegen bewirken eine günstige Wechselwirkung von Wassermolekülen, was auch intermolekulare Wechselwirkungen in Proteinen stabilisiert. Die Salzmoleküle interagieren leicht mit Wasser aus der Hydratationshülle des Proteins und entfernen es von der Proteinoberfläche, was zu thermodynamisch ungünstigen Wechselwirkungen führt, die reduziert werden, wenn Proteine zu Komplexen assoziieren. Mit zunehmender Salzkonzentration nimmt die Eiweißausfällung (Aussalzung) zu.
Sowohl Kationen als auch Anionen wurden nach ihrer Fähigkeit, Proteine zu präzipitieren, getrennt geordnet, um eine Hofmeister-Reihe zu bilden [ 3 , 4 ] (erstmals 1888 festgelegt, aber immer noch heiß diskutiert), z. B.:
SO 4 2− > H 2 PO 4 − > CH 3 COO − > Cl − > Br −
Bei großen Salzkonzentrationen ergibt sich die Proteinlöslichkeit aus der empirischen Cohn-Gleichung [ 6 ]:
lnS = α − βc
wo Sist die Proteinlöslichkeit, cist die Ionenstärke des Salzes αund βsind empirische Konstanten, die für ein bestimmtes Salz charakteristisch sind.
Aussalzmittel werden sehr häufig in der Proteinreinigung (zur Anreicherung von Proteinen zB mit Ammoniumsulfat), Chromatographie oder Kristallisation eingesetzt.
Der Einfluss des pH -Werts auf Protein-Protein-Wechselwirkungen in Lösung wirkt durch Veränderung der elektrostatischen Eigenschaften von Proteinoberflächen. Bei einem pH-Wert gleich dem isoelektrischen Punkt (pI) des Proteins, wo seine Nettoladung neutral ist, sind Ladungsabstoßungen ähnlicher Moleküle relativ gering und viele Proteine aggregieren. Sehr niedrige und sehr hohe pH-Werte bewirken, dass Proteine denaturieren; Während der Verdauung haben Proteine beispielsweise einen extrem niedrigen und dann einen extrem hohen pH-Wert, der ihr Rückgrat für den enzymatischen Abbau freilegt.
Weitere Informationen finden Sie unter:
Verrückter Wissenschaftler