Πώς το SDS μετουσιώνει τις πρωτεΐνες

Η ηλεκτροφόρηση γέλης δωδεκυλοθειικού νατρίου-πολυακρυλαμιδίου (SDS-PAGE) είναι μια ηλεκτροφορητική τεχνική που χρησιμοποιείται στη βιοτεχνολογία για τον διαχωρισμό πρωτεϊνών με βάση το μοριακό τους βάρος. Γενικά, οι πρωτεΐνες είναι αμφοτερικά μόρια που διαθέτουν τόσο θετικά όσο και αρνητικά φορτία μέσα στο ίδιο μόριο. Ως εκ τούτου, δίνεται ένα ομοιόμορφο αρνητικό φορτίο στα μόρια πρωτεΐνης προκειμένου να κινηθούν προς μία μόνο κατεύθυνση κατά την ηλεκτροφόρηση. Το αρνητικό φορτίο δίνεται από το δωδεκυλοθειικό νάτριο (SDS), ένα ανιονικό απορρυπαντικό. Οι φυσικές πρωτεΐνες μετουσιώνονται από το SDS καθώς διαταράσσει τις μη ομοιοπολικές δυνάμεις των πρωτεϊνών.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Τι είναι το SDS
      – Ορισμός, Δομή
2. Πώς το SDS μετουσιώνει τις πρωτεΐνες
     – Αλληλεπίδραση μεταξύ πρωτεΐνης και SDS
3. Ποιος είναι ο ρόλος του SDS
     – SDS στη PAGE

Βασικοί όροι:Λόγος φόρτισης/μάζας, μοριακό βάρος, καθαρό αρνητικό φορτίο, πρωτεΐνες, δωδεκυλοθειικό νάτριο (SDS), SDS-PAGE

Τι είναι το SDS

Το

SDS (Sodium Dodecyl Sulfate) αναφέρεται σε ένα ανιονικό απορρυπαντικό, που αποτελείται από μια υδρόφιλη ομάδα κεφαλής και μια υδρόφοβη ουρά. Ως εκ τούτου, όταν διαλύονται, τα μόριά του σχηματίζουν ένα καθαρό αρνητικό φορτίο μέσα σε ένα ευρύ φάσμα pH. Η δομή του SDS φαίνεται στο σχήμα 1 .

Εικόνα 1:SDS

Πώς το SDS μετουσιώνει τις πρωτεΐνες

Καθώς το SDS είναι απορρυπαντικό, η τριτοταγής δομή των πρωτεϊνών διαταράσσεται από το SDS, οδηγώντας τη διπλωμένη πρωτεΐνη σε ένα γραμμικό μόριο. Επιπλέον, το SDS συνδέεται με τη γραμμική πρωτεΐνη με ομοιόμορφο τρόπο. Περίπου 1,4 g SDS συνδέεται με 1 g πρωτεΐνης. Ως εκ τούτου, το SDS επικαλύπτει την πρωτεΐνη σε ένα καθαρό αρνητικό φορτίο ομοιόμορφα. Αυτό το αρνητικό φορτίο καλύπτει τα εγγενή φορτία σε διάφορους τύπους R-ομάδων των αμινοξέων της πρωτεΐνης. Επιπλέον, το φορτίο της πρωτεΐνης γίνεται ανάλογο με το μοριακό βάρος. Το γραμμικό μόριο πρωτεΐνης με SDS έχει πλάτος 18 Angstroms και το μήκος της πρωτεΐνης είναι ανάλογο με το μοριακό βάρος. Η αλληλεπίδραση μεταξύ μιας πρωτεΐνης και του SDS φαίνεται στο σχήμα 2 .

Εικόνα 2:SDS και αλληλεπίδραση πρωτεϊνών

Ποιος είναι ο ρόλος του SDS

Οι ομάδες R των αμινοξέων σε μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη μπορεί να φέρουν είτε θετικό είτε αρνητικό φορτίο, καθιστώντας την πρωτεΐνη αμφοτερική μόριο. Επομένως, στη φυσική κατάσταση, διαφορετικές πρωτεΐνες με το ίδιο μοριακό βάρος μεταναστεύουν με διαφορετικές ταχύτητες στο πήκτωμα. Αυτό καθιστά δύσκολο τον διαχωρισμό των πρωτεϊνών στο πήκτωμα πολυακρυλαμιδίου. Η προσθήκη SDS στην πρωτεΐνη μετουσιώνει τις πρωτεΐνες και τις καλύπτει σε ένα ομοιόμορφα κατανεμημένο, καθαρό αρνητικό φορτίο. Αυτό επιτρέπει τη μετανάστευση των πρωτεϊνών προς το θετικό ηλεκτρόδιο κατά τη διάρκεια της ηλεκτροφόρησης. Με άλλα λόγια, το SDS γραμμικοποιεί τα μόρια πρωτεΐνης και καλύπτει τους διάφορους τύπους φορτίων στις ομάδες R. Συμπερασματικά, η αναλογία φορτίου προς μάζα στις επικαλυμμένες με SDS πρωτεΐνες είναι η ίδια. Ως εκ τούτου, δεν θα υπάρχει διαφορική μετανάστευση με βάση το φορτίο της φυσικής πρωτεΐνης. Ένα SDS-PAGE πρωτεϊνών της μεμβράνης των ερυθρών αιμοσφαιρίων φαίνεται στην εικόνα 3 .

Εικόνα 3:SDS-PAGE

Εκτός από το SDS-PAGE, το SDS χρησιμοποιείται ως απορρυπαντικό σε εκχυλίσεις νουκλεϊκών οξέων για τη διάσπαση της κυτταρικής μεμβράνης και τη διάσπαση συμπλεγμάτων νουκλεϊκού οξέος:πρωτεϊνών.

Συμπέρασμα

Το SDS είναι ένα ανιονικό απορρυπαντικό που χρησιμοποιείται ως απορρυπαντικό σε διάφορους τύπους βιοτεχνολογικών τεχνικών. Μετουσιώνει την τριτοταγή δομή μιας πρωτεΐνης για να παράγει ένα γραμμικό μόριο πρωτεΐνης. Επιπλέον, συνδέεται με τη μετουσιωμένη πρωτεΐνη με ομοιόμορφο τρόπο, παρέχοντας ομοιόμορφη αναλογία φορτίου προς μάζα σε όλους τους τύπους πρωτεϊνών. Ένα καθαρό αρνητικό φορτίο δίνεται στο μόριο πρωτεΐνης από το SDS καλύπτοντας τα φορτία στις ομάδες R των αμινοξέων της πρωτεΐνης. Ως εκ τούτου, το SDS επιτρέπει τον διαχωρισμό πρωτεϊνών με βάση το μοριακό τους βάρος σε μια PAGE καθώς το φορτίο είναι ανάλογο με το μοριακό βάρος των μετουσιωμένων πρωτεϊνών από το SDS.

Αναφορά:

1. «Πώς λειτουργεί το SDS-PAGE». Bitesize Bio , 16 Φεβρουαρίου 2018, Διαθέσιμο εδώ.

Εικόνα Ευγενική προσφορά:

1. «SDS with structure description» By CindyLi2016 – Own work (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
2. «Protein-SDS interaction» By Fdardel – Own work (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
3. "RBC Membrane Proteins SDS-PAGE gel" By Ernst Hempelmann – Ernst Hempelmann (Δημόσιος Τομέας) μέσω Commons Wikimedia