ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Метод зонального электрофореза из "Аминокислоты, пептиды и белки" Оборудование для свободного электрофореза и ультрацентрифугирования достаточно дорого и сложно по своему устройству, что ограничивает широкое применение этих методов. Поэтому возникла идея замены свободного электрофореза (электрофоретического разделения белков в растворе) электрофорезом в специальной поддерживающей среде, который основан на том же принципе, но намного проще в осуществлении. [c.10] Поддерживающей средой для электрофореза могут служить фильтровальная бумага, крахмальный или агаровый гели, аце-тат-целлюлозная мембрана, полиакриламидный гель и т. д. Создаваемое в смоченной буферным раствором поддерживающей среде электрическое поле заставляет различные компоненты смеси белков двигаться в определенном направлении со скоростью, соответствующей заряду молекул, что приводит к их разделению. Если электрофорез происходит в крахмальном или полиакриламидном геле, то разделение зависит не только от заряда, но и от величины и формы молекул, так как в этом случае поддерживающая среда выполняет роль молекулярного сита. При электрофорезе в щелочном буферном растворе белки сыворотки крови разделяются по меньшей мере на 5 фракций. При ионной силе 0,1 и pH 8—9 быстрее всех к аноду движется альбумин. За ним следуют в порядке уменьшения скорости миграции а-1-, а-2-, р- и 7-глобулиновые фракции. Подбирая соответствующую поддерживающую среду и буферный раствор, можно улучшить разделение. Поэтому даже в сравнительно малооснащенной больничной или клинической лаборатории зональный электрофорез позволяет проанализировать белки более детально, чем свободный. [c.10] Метод зонального электрофореза имеет и некоторые недостатки. С его помощью нельзя произвести прямого определения скорости миграции белков. Между исследуемыми белками и поддерживающей средой возможны нежелательные взаимодействия, в результате которых часть белка адсорбируется в среде. Адсорбция происходит сильнее всего на бумаге, менее выражена на ацетат-целлю-лозной мембране и практически ничтожна в агаровом геле. [c.12] Бумажный электрофорез является одним из наиболее распро страненных способов зонального электрофореза, в котором поддер живающей средой служит специальная фильтровальная бумага Она должна быть очень гигроскопичной количество адсорбируе мой ею воды обычно в 130—200 раз превышает ее собственный вес Эти сорта бумаги имеют низкую зольность (55—70 мг на 100 г) и низкое содержание органического азота (10 мг%). [c.12] В зависимости от типа приборов электрофорез на бумаге обычно длится от 4 до 16 ч. Если используется общераспространенный буферный раствор Михаэлиса, то белки сыворотки дают 5 четко разграниченных фракций. После фиксации полоски бумаги можно легко обработать красителями, специфичными для белков, липо- или гликопротеидов. Окрашенные полоски можно хранить или, разрезав на участки, элюировать для фотометрического определения каждой фракции. Электрофорез на бумаге хорошо себя зарекомендовал в повседневной работе клинической лаборатории. [c.12] Некоторые методические сложности препятствуют широкому распространению электрофореза в крахмальном геле, несмотря на его весьма большую разрешающую способность. По сравнению с электрофорезом на бумаге электрофорез в крахмальном геле включает дополнительные операции, связанные с приготовлением и гидролизом крахмала, сборкой прибора, окрашиванием и количественным определением полученных фракций. Однако присущий крахмальному гелю эффект молекулярного сита увеличивает разрешающую способность данного метода по сравнению с электрофорезом на бумаге, и поэтому его используют для более тонкого анализа. [c.12] Повышенная разрешающая способность электрофореза в крахмальном геле позволяет делить смесь белков на еще большее число компонентов. Вместо 5 классических фракций сыворотки можно получить 8—10 фракций. Более того, с помощью элекрофореза в крахмальном геле можно выделить несколько разных компонентов из препарата, который по данным других методов разделения считался гомогенным. Примеры такого рода встречаются при анализе миеломных белков. При электрофорезе на бумаге, ацетат-цел-люлозной мембране или в агаровом геле миеломные белки, относящиеся к IgG- и IgA-типам, образуют гомогенные зоны. Однако иногда в сыворотке больного можно обнаружить неоднородные фракции миеломных белков, например в случае мультиклональной миеломы или миеломы с агрегирующим белком IgA. Микрогетерогенность таких миеломных белков хорошо выявляется при электрофорезе в крахмальном геле. Вместо картины гомогенности, которую они дают при других постановках электрофореза, при разделении в крахмальном геле можно видеть несколько четко разграниченных зон [17]. [c.13] Электрофорез в крахмальном геле имеет не только большое значение при диагностике парапротеинемий он весьма важен при определении гомогенности нативных белков и полезен при анализе субъединичной структуры молекулы белка. Например, папаиновые фрагменты IgG (Fab, F и F ) или выделенные из него полипептид-ные цепи (Н- и L-цепи) при электрофорезе в крахмальном геле образуют отдельные зоны. Это позволяет сравнивать субъединицы гомогенных IgG (миеломных белков или чистых антител) между собой. [c.13] Агаровый гель представляет собой очень удобную поддерживающую среду для зонального электрофореза, так как в 1—1,5%- ном агаровом геле белки мигрируют почти так же, как при свободном электрофорезе. По сравнению с бумажным агаровый электрофорез обеспечивает большую разрешающую способность и более быстрое фракционирование белков. Белки окрашиваются в агаре так же хорошо, как и на бумаге. Более того, прозрачность агарового слоя облегчает непосредственное фотоэлектрическое измерение белков. В агаре белковые фракции делятся весьма четко, без образования хвостов , что позволяет наносить большие количества белка, не снижая четкости разделения. [c.13] Сравнительно новой разновидностью зонального электрофореза является электрофорез на ацетат-целлюлозной мембране [6]. Ацетат-целлюлозная мембрана, по-видимому,— очень хорошая поддерживающая среда, уже нашедшая благодаря ряду достоинств широкое применение. Выше мы отмечали, что приготовление крахмального и агарового гелей—довольно трудоемкая операция, осложняющая метод. В то же время способы предварительной обработки ацетат-целлюлозной мембраны почти так же просты, как и в случае с фильтровальной бумагой. При этом разделение белков происходит лучше и быстрее, а для анализа достаточно 5—1000 мкг белка, растворенного в объеме 0,1—10 мкл. Как белки, так и гликопротеиды очень хорошо окрашиваются на ацетат-целлюлозной мембране, поэтому она является прекрасной поддерживающей средой с точки зрения количественной оценки этих соединений. Электрофорез на ацетат-целлюлозной мембране позволяет получить больше белковых фракций сыворотки крови, чем электрофорез на бумаге, но меньше, чем электрофорез в крахмальном геле. С помощью электрофореза на ацетат-целлюлозной мембране можно определять весьма малые количества индивидуальных белков, благодаря чему он очень подходит для анализа гомогенности выделенного нативного белка. Ацетат-целлюлозные мембраны могут быть использованы также в опытах по иммунодиффузии, что является еще одним достоинством этого метода электрофореза. [c.14] Изучение явления специфической преципитации, возникающей при взаимодействии антител с антигенами in vitro, в конце прошлого столетия привело к возникновению новой научной дисциплины — иммунохимии, которая включает изучение химических аспектов иммунитета, в первую очередь химии антигенов, антител и их взаимодействия. Высокая чувствительность и специфичность иммунологических реакций позволили применить их с большой пользой для исследования белков. Иммунохимия не только увеличила методические возможности изучения белков, но и создала новое направление их анализа. [c.15] Если раствор антигена (например, раствор белка) в адекватных пропорциях смешать с сывороткой, содержащей специфические антитела иммунной сывороткой), то в результате реакции образуется преципитат, образованный молекулами антигена и антител. Наибольшее разведение иммунной сыворотки, при котором еще происходит реакция преципитации с антигеном, присутствующим в постоянной концентрации, называют титром данной сыворотки. Титр отражает ее активность например, сыворотка с титром 1 25 ООО считается в пять раз активнее сыворотки, имеющей титр 1 5000. [c.16] Реакция преципитации происходит в два этапа, во время которых реагирующие молекулы антигена и антител связываются друг с другом без каких-либо заметных изменений своей исходной химической структуры. Связывание антигена с антителами специфично, причем эта реакция частично или полностью обратима. [c.16] На первом этапе реакции преципитации происходит связывание молекул антигена с антителами, но видимых преципитатов не образуется. На втором этапе реакции происходит агрегация возникших ранее комплексов антиген — антитело с образованием больших нерастворимых частиц, видимых невооруженным глазом. Первый этап реакции протекает быстрее, более обратим и специфичен, чем второй. [c.16] Главной чертой иммунохимических реакций является высокая специфичность, однако необходимо подчеркнуть, что структурное сходство некоторых белков, а также гетерогенность антител, иногда свойственная сывороткам, при определенных условиях становятся причиной так называемых перекрестных реакций. Это означает, что реакция преципитации может в определенной степени зависеть от неспецифических факторов. Однако последнее обстоятельство лишь незначительно ограничивает использование иммунохимических реакций в изучении белков. [c.16] В ряде вопросов, например при выяснении родства между белками, при сравнении фракций патологических и нормальных белков и т. д., перекрестные реакции оказывают существенную пользу. Реакции преципитации весьма чувствительны. Например, с помощью антисыворотки соответствующего титра можно обнаружить овальбумин в концентрации 1 мкг/мл. В зависимости от используемого метода определения азота в количественной реакции преципитации удается обнаружить от 75 до 125 мкг антигенного азота. [c.16] В некоторых реакциях преципитации количественный анализ образовавшегося преципитата дает абсолютные величины содержания антигена или антител (метод количественной преципитации). Другие реакции позволяют получать лишь относительные величины (определение титра). [c.17] Образование преципитата зависит от ряда факторов. Наиболее существенными из них являются титр иммунной сыворотки, соотношение концентраций антигена и антител, а также видовая принадлежность иммунной сыворотки. [c.17] Для реакции преципитации необходимо оптимальное соотношение концентраций антигена и антител. В избытке антигена преципитат частично или полностью растворяется в результате бывает невозможно оценить реакцию или же эта оценка может быть ошибочной. В то время как преципитаты, образованные кроличьими антителами, растворяются только при избытке антигена, преципитаты, образованные антителами лошади, часто могут растворяться в избытке как антигена, так и антител. [c.17] Для реакции преципитации оптимальными являются те значения температуры, pH и ионной силы среды, которые существуют в организме. Ход реакции преципитации зависит от ионной силы раствора с увеличением концентрации соли выше 0,15 М постепенно замедляется образование преципитата. В то же время pH среды в довольно широком диапазоне, от 6,5 до 8,6, не влияет на реакцию преципитации. [c.17] Вернуться к основной статье