RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
German
Menu
Menu
Menu
Menu
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Dieses Protokoll beschreibt die Verwendung der hohen Spezifität Ionenaustausch-Chromatographie mit Multiwinkel Lichtstreuung für eine genaue molare Masse Bestimmung von Proteinen, Protein-komplexe und Peptide in einer heterogenen Stichprobe. Diese Methode ist wertvoll für die Qualitätsbewertung, sowie für die Charakterisierung der native Oligomere, kostenlos Varianten und gemischt Proteinproben.
Ionenaustausch Chromatographie mit Multiwinkel Lichtstreuung (IEX-MALS) ist eine leistungsfähige Methode für die Trennung von Eiweiß und Charakterisierung. Die Kombination der hohen Spezifität Trenntechnik IEX mit der molaren Masse Analyse durch MALS erreicht ermöglicht die Charakterisierung von heterogenen Proteinproben, einschließlich Mischungen von Oligomeren Formen oder Protein Populationen, auch bei sehr ähnlichen Molaren Massen. Daher bietet ein zusätzliches Maß an Protein Charakterisierung IEX-MALS und ist eine Ergänzung zu den standard Größe-Ausschluss-Chromatographie mit Multiwinkel Lichtstreuung (SEC-MALS) Technik.
Hier beschreiben wir ein Protokoll für eine grundlegende IEX-MALS zu experimentieren und demonstrieren diese Methode auf bovine Serum Albumin (BSA). IEX trennt BSA zu seinen Oligomeren Formen erlauben eine molare Masse Analyse von MALS der einzelnen Formulare. Optimierung der IEX-MALS Experiment ist auch vorgestellt und demonstriert auf BSA, hervorragende Trennung zwischen BSA Monomere und größeren Oligomere zu erreichen. IEX-MALS ist eine wertvolle Technik zur Beurteilung der Protein-Qualität, da es bietet feine Trennung und molare Masse Bestimmung mehrere Protein-Arten, die in einer Probe vorhanden sind.
Quantitative Charakterisierung von Protein-Produkte ist von zunehmender Bedeutung als Mittel der Qualitätskontrolle (QC), beide für regulatorische Zwecke in der biopharmazeutischen Industrie und zur Gewährleistung der Zuverlässigkeit und Integrität der Life-Science Forschung1 , 2. wie beschrieben auf den Webseiten der Protein-Netzwerke Proteinproduktion und Reinigung Partnerschaft in Europa (P4EU) und der Association of Resources für biophysikalische Forschung in Europa und molekulare Biophysik in Europa (ARBRE-MOBIEU) (https://p4eu.org/protein-quality-standard-pqs und https://arbre-mobieu.eu/guidelines-on-protein-quality-control, beziehungsweise), Protein QC muss nicht nur die Reinheit der das Endprodukt, aber auch den Oligomeren Zustand, Homogenität, Identität, charakterisieren Konformation, Struktur, posttranslationale Modifikationen und andere Eigenschaften3,4.
Eines der häufigsten QC Charakterisierungsmethoden ist SEC-MALS. Bei dieser Methode wird eine Trennsäule SEC, MALS und photometrische und refractometric Detektoren, ermöglicht präzise Messungen der Protein molare Masse jeder Peak5gekoppelt. SEC-MALS bestimmt die molare Masse der eluierten Gipfel unabhängig von der Elution Lautstärke und überwindet die Ungenauigkeit der analytischen SEC mit Spalte Kalibrierung. Der Zusatz von ein dynamisches-Lichtstreuung (DLS) Modul fügt Größe Messkapazitäten hydrodynamischen Radius Bestimmung ermöglicht. In der akademischen Forschung, SEC-MALS dient in der Regel zur Bestimmung der Oligomeren stand seine Konformation, ein Protein, das Niveau der Reinheit, der Aggregation und modifizierte Proteine, wie z.B. Glykoproteine oder Lipid solubilisiert Membranproteine (bestimmen der molare Masse des Proteins und die Komponenten einzeln konjugieren)6,7,8.
In vielen Fällen das endgültige Protein ein Reinigungsprozess ist kein gut-definierten Molekülsorten sondern eher umfasst einige Heterogenität. Die Proteine in solch eine Mischung können in Bezug auf die Struktur (z. B. verschiedene Formen Oligomere), Konformationen oder Protein Isoformen variiert werden. Protein Heterogenität kann auch eine Folge der kleine chemische Unterschiede verursacht durch C-terminale Lysin Verarbeitung oder Asparagin/Glutamin Deamination, führt zu Variation9,10kostenlos sein. Unterschiede in posttranslationale Modifikationen wie Glykosylierung können auch zu heterogenen Proben mit kostenlos Variationen9führen. Diese verschiedenen Arten von Heterogenität spiegelt sich in das Protein biophysikalischen Eigenschaften und können Auswirkungen auf die Stabilität und die biologische Aktivität von der Ziel-Protein-11.
Zuverlässige Qualitätskontrolle Assays solcher heterogener Proben erfordern eine hoch auflösende analytischen Trennung Technik. Es gibt Fälle, wo gute Trennung angefochten werden kann, um mit analytischen SEC-Säulen, aufgrund ihrer begrenzten Auflösung und Trennung Fähigkeiten12, wodurch fehlerhafte SEC-MALS Analyse zu erreichen. Kombiniert eine hohe Spezifität Trenntechnik wie IEX mit MALS kann die Einschränkung der SEC-MALS in heterogene Proben überwinden und eine ergänzende Methode zur Charakterisierung von Protein (Tabelle 1 in Amartely Et Al.12) geben. Im Gegensatz zu SEC, die Makromoleküle durch ihre hydrodynamischen Größe13trennt, trennt IEX Makromoleküle durch die Oberflächenladung14. Anion Austausch (AIEX) und Kationenaustausch (CIEX) Matrizen Bind Rechnung negativ und positiv Varianten, beziehungsweise. Mit einer feinen Trennung zwischen Protein-Populationen, die eine relativ enge Masse oder Form Teilen bestimmt IEX-MALS erfolgreich die molare Masse jedes einzelne Protein-Staates in einem Gemisch Probe12.
Hier präsentieren wir ein standard-Protokoll für die Ausführung von IEX-MALS Experiment für die Trennung und Analyse von BSA Oligomere Formen, die vorhanden sind in der gleichen Probe. Die Wahl einer IEX-Spalte für ein bestimmtes Protein ist wichtig und diskutiert, sowie die pH und Leitfähigkeit Bedingungen der Puffer. Die Analyse der IEX-MALS experimentellen Daten wird auch Schritt für Schritt beschrieben. Obwohl die Trennung von BSA Oligomere gut und ausreichend im SEC-MALS, ist BSA ein gutes Beispiel, die IEX-MALS-Fähigkeiten zu zeigen und um die Optimierung eines Experiments zu demonstrieren. Beispiele für schlechte Trennung durch die SEC-MALS und saubere Trennung und Analyse von IEX-MALS aktiviert werden in einer früheren Studie12diskutiert.
1. Vorbereitung des Systems
2. Vorbereitung der Probe und Puffer
3. Wahl und Entwicklung einer IEX-Methode für ein protein
(4) IEX-MALS experimentieren
5. Analyse experimenteller Daten IEX-MALS
BSA ist ein gemeinsames Protein die Chromatographie zur Kalibrierung der experimentellen System22 verwendet und eignet sich hervorragend zum üben IEX-MALS sowie SEC-MALS. Es ist in erster Linie Monomere mit einer theoretischen Monomer Masse von 66,7 kDa und in der Regel enthält eine kleine Anzahl von Dimere und höhere Oligomere23.
BSA wurde analysiert, auf IEX-MALS mit einem Anion Austausch Trennsäule (siehe Tabelle der Materialien). Einem breiten linearen Farbverlauf bestehend aus 30 CV von 75 mM bis 350 mM NaCl BSA Monomere von getrennt die höhere Oligomere. Nachgeschalteten MALS Analyse führte in einer berechneten Monomer molare Masse von 66,8 ± 0,7 kDa und in eine berechnete Dimer molare Masse von 130 ± 5 kDa (Abb. 1A).
Basierend auf die Puffer Leitfähigkeit an der eluierten Peaks, die Steigung wurde geändert, um ein anderes Programm: ein langer Schritt von 175 mM NaCl gefolgt von einem linearen Farbverlauf von 175 mM bis 500 mM NaCl. Der neue Verlauf erheblich verbessert, die Auflösung und hervorragende Trennung zwischen BSA Monomer (mit einer berechneten molaren Masse von 66,1 ± 0,7 kDa) und seine höhere Oligomeren Arten (mit einer berechneten durchschnittlichen Masse von 132 ± 2 kDa) (Abbildung 1B). Um auch auf die hohen Oligomeren Arten konzentrieren und Molmassen von jede Oligomere Form der BSA zu berechnen, wurde eine schrittweise Programm von 200 mM und 250 mM NaCl angewendet. Dieses Experiment führte die hervorragende Trennung von BSA Monomer (mit einer berechneten Masse von 62,4 ± 0,4 kDa), Dimer (mit einer berechneten Masse von 130 ± 10 kDa) und Trimer (mit einer berechneten Masse von 170 ± 10 kDa) (Abbildung 1C). Alle IEX-MALS Experimente zeigen, dass BSA meist als ein Monomer mit einer Reinheit von 80 %, im Einvernehmen mit SEC-MALS Ergebnisse elutes wo BSA Monomere mit einer Reinheit von 85 %12eluieren.

Abbildung 1 : Optimierung der IEX-MALS Experiment für BSA. (A) IEX-MALS zu experimentieren von BSA mit einem Farbverlauf Programm von 75 bis 350 mM NaCl. (B) IEX-MALS zu experimentieren von BSA mit einem Programm eine 175 mM NaCl Schritt, gefolgt von einem linearen Farbverlauf Programm von 175 – 500 mM NaCl. (C) IEX-MALS zu experimentieren von BSA mit einem Schritt-Programm von 200 mM und 250 mM NaCl. Die Chromatogramme zeigen die UV bei 280 nm (blau), Lichtstreuung in einem 90° Winkel (rot), und der Brechungsindex (rosa) und die Leitfähigkeit (grau) Kurven zusammen mit der molaren Masse von jeder Gipfel von MALS (schwarz) berechnet. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
D.S. ist ein Mitarbeiter von Wyatt Technology Corporation, deren Produkte in diesem Protokoll genutzt werden. A.t. ist Angestellter der Danyel Biotech, ein Händler von Wyatt und ÄKTA Instrumente.
Dieses Protokoll beschreibt die Verwendung der hohen Spezifität Ionenaustausch-Chromatographie mit Multiwinkel Lichtstreuung für eine genaue molare Masse Bestimmung von Proteinen, Protein-komplexe und Peptide in einer heterogenen Stichprobe. Diese Methode ist wertvoll für die Qualitätsbewertung, sowie für die Charakterisierung der native Oligomere, kostenlos Varianten und gemischt Proteinproben.
Die Autoren danken Dr. Tsafi Danieli (Wolfson Zentrum für angewandte strukturelle Biologie, Hebrew University) für ihre Beratung und Kooperationen. Die Autoren danken auch Danyel Biotech Ltd. (Rehovot, Israel) für die Unterstützung und Etablierung des Systems der analytischen FPLC-MALS in dieser Studie verwendet.
| Ä KTA pure | GE Healthcare | 29-0182-26 | FPLC |
| 0,02 &Mikro; m Anotop Whatman Filter 10 mm | GE Healthcare | 6809-1002 | Probenfilter |
| 0,1 & Mikro; m Anotop Whatman Filter 10 mm | GE Healthcare | 6809-1012 | Probenfilter |
| 0,1 & Mikro; m Anotop Whatman Filter 25 mm | GE Healthcare | 6809-2012 | Mobiler Phasenfilter |
| BSA (Reinheit >97%) | Sigma | A1900 | Rinderserumalbumin |
| miniDAWN TREOS | Wyatt Technology | WTREOS | MALS |
| mono Q HR 5/50 GL | GE Healthcare | 17-5166-01 | Anionenaustauscher-Analysesäule |
| Optilab T-rEX | Wyatt Technology | WTREX Refraktometer | |
| 0,1 mm PES 1000 mL Stericup | Millipore | SCVPU11RE | Mobiler Phasenfilter |
| Natriumchlorid | Sigma | 71382 | NaCl |
| TRISMA Base | in HPLC-QualitätSigma | T-1503 | TRIS-Puffer |