Các phương pháp tách chiết protein

Câu trả lời chính xác nhất:  Các phương pháp tách chiết protein bao gồm kết tủa, sắc ký, ly tâm. Tinh sạch protein là quá trình phân tách một hoặc một vài protein từ một phức hợp protein trong các tế bào, mô hoặc cơ quan. Quá trình này đóng vai trò quan trọng trong việc xác định chức năng, cấu trúc và tương tác giữa các protein mà ta quan tâm. Để hiểu rõ hơn về các phương pháp tách chiết protein, mời các bạn cùng Toploigiai đến với phần nội dung dưới đây nhé!

1. Khái niệm và vai trò

Trong các tổ chức của cơ thể sống, protein có thể ở dưới dạng tự do trong các dịch sinh vật hoặc dưới dạng kết hợp, hoặc bị cầm trong các tế bào. Hơn nữa, trong tế bào có chứa hàng nghìn loại protein khác nhau, nếu ta cần nghiên cứu từng loại protein, trước hết phải chiết rút và tinh sạch chúng. Chính vì vậy, các kỹ thuật chiết rút, tinh sạch và nghiên cứu protein luôn ở vị trí trung tâm của các nghiên cứu hóa sinh và luôn được cập nhật và hiện đại hóa.

Một phần quan trọng của nghiên cứu công nghệ sinh học là sử dụng các kỹ thuật kỹ nghệ protein để thiết kế hoặc cải biến protein với các đặc tính tối ưu hóa cho các ứng dụng công nghiệp cụ thể. Để làm điều này, các nhà khoa học phải có khả năng thu tách và tinh sạch protein quan tâm để có thể nghiên cứu cấu hình, sự đặc hiệu cơ chất, các phản ứng với các phối tử khác và các hoạt tính nhất định.

Không giống như nghiên cứu với DNA, không có quy trình hướng dẫn chuẩn mực hay “công thức” sẵn có cho biết một cách tiếp cận áp dụng được cho tất cả các protein. Mỗi bước tinh chế protein thường dẫn đến một mức độ hao hụt sản phẩm. Do đó, một quy trình tinh chế protein lý tưởng là một quy trình trong đó mức độ tinh khiết đạt được cao nhất trong ít bước nhất.

Mức độ tinh khiết của protein được yêu cầu phụ thuộc vào mục đích sử dụng của protein. Đối với một số ứng dụng, chúng ta chỉ cần dừng ở dịch chiết thô là đủ. Tuy nhiên, đối với các mục đích khác, như trong thực phẩm và dược phẩm, thì cần có độ tinh khiết cao.

Phân lập và tinh chế một protein từ các tế bào chứa hỗn hợp hàng ngàn protein không liên quan là có thể đạt được nhờ vào các đặc tính vật lý và hóa học của protein. Đặc điểm đặc trưng cho mỗi protein là thành phần, trình tự axit amin, cấu trúc tiểu đơn vị, kích thước, hình dạng, điện tích, điểm đẳng điện, độ hòa tan, độ ổn định nhiệt, tính kỵ nước, các đặc tính liên kết phối tử /kim loại và sửa đổi sau dịch mã có thể được khai thác trong quá trình tinh sạch. Dựa trên những tính chất này một sự kết hợp của nhiều phương pháp, được liệt kê dưới đây, có thể được sử dụng để thu protein từ tế bào.

>>> Tham khảo: Tính đặc thù của protein được quy định bởi?

2. Các phương pháp chiết tách

a. Ly tâm

Tinh sạch enzyme là một bước rất cần thiết, tuy nhiên thường chỉ thực hiện đối với những enzyme có giá trị ứng dụng cao. Quy mô của quá trình tinh sạch sẽ quyết định sự chọn lựa kỹ thuật phân tách, vì một số kỹ thuật gặp nhiều khó khăn khi tiến hành trên quy mô lớn. Môi trường phân tách giống nhau thường được sử dụng trong các kỹ thuật khác nhau, nghĩa là sắc ký trao đổi ion được thực hành tốt nhất khi tách rửa dần dần từ cột ở quy mô nhỏ hơn, và bằng sự hấp phụ/tách rửa từng mẻ ở quy mô lớn hơn.

b. Sắc ký

Thuật ngữ sắc ký để chỉ các kỹ thuật phân tích và điều chế cho phép tách biệt các hợp phần khác nhau của một hỗn hợp. Phép phân tích sắc ký dựa vào sự di chuyển khác nhau trong một pha động của các chất hòa tan đã được gắn trên một pha tĩnh ở trạng thái rắn. Người ta thường chọn các chất có khả năng kết gắn được với các chất (hòa tan) định phân tách làm pha tĩnh. Tương tác giữa chất hòa tan và pha tĩnh có thể là tương tác hấp phụ, tương tác ion (trao đổi ion), tương tác kỵ nước, tương tác kiểu rây phân tử hoặc tương tác đặc hiệu sinh học.

Tinh sạch protein bằng phương pháp sắc ký là một thực hành chuẩn ở phòng thí nghiệm trong nhiều năm. Để tinh sạch các sản phẩm có thể tích nhỏ/giá trị cao, các protein trị liệu hoặc chẩn đoán đặc hiệu, thì phương pháp sắc ký là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất. Sắc ký chỉ là phương pháp với khả năng chọn lọc được yêu cầu để tinh sạch một protein riêng rẽ khỏi hỗn hợp phức tạp của các protein tới một sự tinh sạch cuối cùng lớn hơn 95%.

Các kỹ thuật phân tách bằng sắc ký được sử dụng phổ biến, bao gồm trao đổi ion, tương tác kỵ nước, ngăn chận kích thước, ái lực và ái lực giả (sắc ký với phối tử là thuốc nhuộm). Bước làm sạch thêm có thể được thực hiện bằng cách dùng sắc ký ngăn chận kích thước. Tuy nhiên, kỹ thuật này khó thực hiện ở quy mô lớn, và thường không cần thiết phải tinh sạch enzyme tới 99%. Nếu cần mức độ tinh sạch lớn hơn 95% có thể tiến hành sắc ký hấp phụ/khử hấp phụ thêm một lần nữa sẽ giúp thu được enzyme tinh sạch hơn. Các kỹ thuật tinh sạch như thế không làm tăng hoạt tính của enzyme, đây là một yếu tố phải được xem xét khi kết tủa enzyme có độ tinh khiết cao.

Các kết tủa enzyme tinh sạch cao nói chung được đông khô để bảo quản và vận chuyển. Các tác nhân bảo vệ lạnh đông polyhydroxy (cryoprotectants), các dung dịch đệm, các chất khử và các chất kháng khuẩn có thể được bổ sung nếu cần thiết.

c. Kết tủa

Thông thường cần tiến hành giai đoạn kết tủa mẻ đầu tiên để làm giảm thể tích tổng số của dung dịch enzyme. Các enzyme có thể được kết tủa đơn giản, tuần tự hoặc phối hợp, với ammonium sulphate, sodium sulphate, polyethyleneimine và polyallylamine, hoặc các dung môi hữu cơ như là isopropanol, ethanol và acetone.

Streptomycin sulphate, plyethyleneimine và các polyamine khác có thể kết tủa các chất có tính chất acid như nucleic acid và các nucleoprotein. Ammonium sulphate và các dung môi hữu cơ có thể kết tủa một cách chọn lọc enzyme mong muốn với hoạt tính thu hồi từ 80-90%..

Kết tủa đơn giản cũng có thể giúp loại bỏ protease. Lợi ích chính của bước này là làm giảm thể tích hoạt động tổng số, thường bằng một thừa số của 20. Do đó sẽ giảm một cách ý nghĩa thể tích của nhựa trao đổi ion. Thay đổi pH và nhiệt độ cũng có thể tạo ra kết tủa chọn lọc và loại bỏ các protein enzyme không mong muốn.

Sự phân chia chất lỏng-chất lỏng bằng polyethylene glycol, dextran hoặc polyamines có thể tạo ra các pha phân tách chất lỏng trong đó các protein/enzyme mong muốn có thể được tập trung lại. Xử lý kiểu này cho phép thu hồi lại các polymers để sử dụng. Các phương pháp này được ứng dụng dễ dàng đối với toàn bộ dịch nuôi cấy có protein/enzyme hòa tan (enzyme ngoại bào).

-------------------------------

Trên đây Toploigiai đã cùng các bạn tìm hiểu về các phương pháp tách chiết protein. Chúng tôi hi vọng các bạn đã có kiến thức hữu ích khi đọc bài viết này, chúc các bạn học tốt.