蛋白質(zhì)擔(dān)負(fù)著復(fù)雜的生化反應(yīng),在行使生物功能時,必須具有特定的三維空間結(jié)構(gòu)。在生物合成以后,蛋白質(zhì)本身也經(jīng)歷著繁雜的生理過程。在生化試驗中,常需要對蛋白質(zhì)進行變復(fù)性研究,鹽酸胍和尿素是蛋白質(zhì)變復(fù)性中最常使用的試劑,那么二者有什么區(qū)別?實驗中該如何選擇呢?

?由于外界因素作用,使天然蛋白質(zhì)分子的構(gòu)象發(fā)生異常變化,從而導(dǎo)致生物活性的喪失以及物理、化學(xué)性質(zhì)的異常變化,這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的變性。變性可以涉及次級鍵、二硫鍵的斷裂,但不涉及一級結(jié)構(gòu)上肽鍵的斷裂。
?鹽酸胍和尿素變性蛋白質(zhì)包括兩種機制:第一種機制是變性蛋白質(zhì)與鹽酸胍和尿素優(yōu)先結(jié)合,形成復(fù)合物,當(dāng)復(fù)合物被除去,反應(yīng)平衡移動,隨著變性劑濃度的增加,天然狀態(tài)的蛋白質(zhì)不斷轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)合物,最終導(dǎo)致蛋白質(zhì)完全變性;第二種機制是鹽酸胍和尿素對疏水氨基酸殘基的增溶作用,因為鹽酸胍和尿素具有形成氫鍵的能力,鹽酸胍和尿素在高濃度(4~8mol/L)水溶液時能斷裂氫鍵,結(jié)果鹽酸胍和尿素就成為非極性殘基的較好溶劑,使之蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的疏水殘基伸展和溶解性增加,從而使蛋白質(zhì)發(fā)生不同程度的變性。
?二者在蛋白質(zhì)變性中的差別:
?濃度:在室溫下,3~4mol/L鹽酸胍可使球狀蛋白質(zhì)從天然狀態(tài)轉(zhuǎn)變至變性狀態(tài)的中點,通常增加變性劑濃度可提高變性程度,約6mol/L鹽酸胍可以使蛋白質(zhì)完全轉(zhuǎn)變?yōu)樽冃誀顟B(tài)。鹽酸胍由于具有離子特性,因而比尿素的變性能力強。一些球狀蛋白質(zhì),甚至在8mol/L尿素溶液中也不能完全變性,然而在8mol/L鹽酸胍溶液中,它們一般以無規(guī)卷曲(完全變性)構(gòu)象狀態(tài)存在。
?溶解度:尿素溶解能力較鹽酸胍慢而弱,溶解度為70%~90%,尿素在作用時間較長或溫度較高時會裂解形成氰酸鹽,對重組蛋白質(zhì)的氨基進行共價修飾,但其具有不電離,中性,成本低等優(yōu)點;鹽酸胍溶解能力達95%以上,且溶解作用快而不造成重組蛋白質(zhì)的共價修飾,但成本較尿素高、在酸性條件下易產(chǎn)生沉淀、可能對后續(xù)實驗有干擾等缺點。
?總體而言,作為蛋白質(zhì)變性過程中常用的試劑,鹽酸胍和尿素的優(yōu)缺點分別為:鹽酸胍溶解能力和變性能力相對較強,不會造成重組蛋白質(zhì)的共價修飾,但有成本高、在酸性條件下易產(chǎn)生沉淀、對蛋白質(zhì)離子交換色譜有干擾等缺點;尿素溶解能力相對較弱,但具有不電離、呈中性、成本低、蛋白質(zhì)復(fù)性后不會造成大量蛋白質(zhì)沉淀等優(yōu)點。在實際實驗中,研究人員需要根據(jù)條件及目的進行選擇,以獲得最優(yōu)的實驗結(jié)果。