Hidroliza proteinelor si peptidelor naturale. Analiza compozitiei în
aminoacizi a unei proteine native sau a unei peptide naturale este deosebit de
importanta pentru studiul structurii chimice a acestora. Totodata, ea
pune multe probleme printre care, cea mai importanta o constituie
puritatea materialului folosit pentru analiza. Acest material nu trebuie
sa fie impurificat cu substante cu masa moleculara
mica (saruri utilizate la purificare, lipide, glucide, ioni metalici
etc.). Gruparile prostetice ale heteroproteinelor se separa de
componentele proteice înainte de a se trece la hidroliza acestora din
urma. În functie de modul de realizare, hidroliza peptidelor si
proteinelor este de mai multe tipuri.
1. Hidroliza
acida. Proteina supusa analizei este
liofilizata si redizolvata în solutie de HCl 5,7 N la care
se adauga câteva picaturi de fenol 5%. În fiola în care a fost
realizat amestecul de hidroliza se introduce azot sau se creeaza vid
pentru a preîntâmpina oxidarea, dupa care se încalzeste pe baia
de apa la 40°C timp de 30 de secunde sub agitare usoara, pentru
îndepartarea completa a oxigenului. Se realizeaza apoi hidroliza
la 105 - 110°C în fiola din sticla termorezistenta timp de 24 - 72 de
ore dupa care fiola se raceste, iar acidul este îndepartat
la rotavapor. Reziduul obtinut se redizolva într-un volum minim de
apa bidistilata si se evapora din nou la sec.
Pentru
determinarea calitativa si cantitativa a aminoacizilor în
hidrolizatul obtinut se folosesc analizoare automate de aminoacizi, cu
înregistrare automata care furnizeaza direct datele necesare
calcularii continutului procentual al fiecarui aminoacid prezent
în proteina analizata. De regula, pentru obtinerea unor
rezultate cât mai exacte, se folosesc 0,4 - 0,5 mg de proteina
nativa.
Hidroliza
acida a proteinelor se poate realiza si cu alti acizi. Rezultate
bune se obtin de exemplu si cu acid performic. Acesta se obtine
amestecând 9 volume acid formic 80% cu un volum de H2O2
30%. Amestecul se agita si se lasa în repaus 30 minute la +4°C.
Indiferent de
agentul folosit si de precautia de a înlatura oxigenul,
hidroliza acida a proteinelor si peptidelor este întotdeauna
însotita de oxidarea unor aminoacizi. Astfel, cisteina si
cistina trec usor în acid cistic, metionina trece în
metionin-sulfona, tirozina si triptofanul sunt complet distruse, iar
treonina si serina se oxideaza în proportie de 5 - 10%. Pentru
evitarea acestor fenomene secundare, se recomanda realizarea unei
hidrolize acide partiale, adica hidroliza la intervale de timp
diferite de 24, 48 si 72 de ore.
2. Hidroliza cu bromcian sau
iodacetamida. Aceasta metoda se bazeaza pe faptul ca
în mediu acid, bromcianul (BrCN) sau iodacetamida (ICH2 - CO - NH2)
scindeaza specific legaturile peptidice formate de metionina
rezultând lactona homoserinei:
Scindarile
cu ajutorul bromcianului si iodacetamidei dau posibilitatea obtinerii
unor fragmente polipeptidice mai scurte ce pot fi ulterior analizate prin alte
metode.
3. Hidroliza
secventiala începând cu extremitatea N-terminala. Aceasta poarta numele de metoda Edman de degradare a proteinelor si foloseste ca
reactiv fenil-tioizocianatul. Proteina de analizat se dizolva într-o
solutie tampon adecvata dupa care se trateaza cu
fenil-tioizocianat în prezenta de acid trifluoracetic si în
absenta totala a oxigenului. Derivatii aminoacizilor N-terminali
rezultati se identifica apoi prin cromatografie în strat
subtire.
4. Hidroliza
secventiala începând cu extremitatea C-terminala. Aceasta metoda
utilizeaza carboxipeptidazele, enzime capabile sa hidrolizeze
succesiv câte un aminoacid de la capatul C-terminal. Dupa fiecare
etapa, aminoacizii sunt separati prin dializa si
determinati calitativ si cantitativ.
5. Hidrazinoliza este o alta metoda de determinare a aminoacidului C-terminal.
În prezenta hidrazinei, toate legaturile peptidice sunt rupte si
toti aminoacizii, cu exceptia aminoacidului C-terminal, trec în
hidrazide. Aminoacidul C-terminal se poate apoi identifica, fie cu ajutorul
reactivului 2,4-dinitrofluorbenzenic, fie cu ajutorul clorurii de dansil.
Cei doi
derivati ai dinitrobenzenului (a si b) au solubilitati
diferite si pot fi separati din amestec prin diferite procedee de
extractie bazate pe diferenta de solubilitate.
6. Hidroliza
enzimatica nespecifica. Acest tip de scindare hidrolitica se
realizeaza în conditii blânde de reactie. În principiu, orice
proteina sau polipeptida poate fi scindata complet în
prezenta enzimelor proteolitice din clasa hidrolazelor. Din punct de
vedere practic însa, acest procedeu este foarte laborios.
În primul
rând, hidroliza enzimatica completa nu se poate realiza cu o
singura enzima ci cu un set de mai multe enzime alese în functie
de natura proteinei analizate.
7. Hidroliza
enzimatica la pH acid. Acest procedeu este utilizat în
cazul proteinelor ce se denatureaza la pH acid. Proteina de analizat este
mai întâi supusa denaturarii cu o solutie de guanidina sau
de uree, urmata de dializa la pH acid. La proteina astfel
denaturata se adauga apoi pepsina,
subtilizina, aminopeptidaza si prolidaza. Uneori, în
functie de natura proteinei analizate, se înlocuieste subtilizina,
care este o proteinaza de origine microbiana, cu papaina extrasa
din arborele Carica papaya.
Hidrolizatul
obtinut este liofilizat, redizolvat în acid acetic 5% si liofilizat
din nou. Gradul de hidroliza enzimatica la pH acid este controlat
permanent analizând hidrolizatul prin cromatografie sau electroforeza.
8. Hidroliza
enzimatica la temperaturi moderate se realizeaza în prezenta papainei, leucinaminopeptidazei si prolidazei. Proteina este
denaturata prin încalzire timp de 3 minute la 95°C, iar dupa
racire se tamponeaza la pH = 5,2. Hidroliza se realizeaza apoi
timp de 18 - 24 de ore la 40°C, iar hidrolizatul obtinut se
analizeaza prin metode specifice.
9. Hidroliza
enzimatica specifica. Aceasta metoda consta în utilizarea
unor preparate pure de tripsina
si chimotripsina,
enzime ce hidrolizeaza specific legaturile peptidice formate de
anumiti aminoacizi. Tripsina de exemplu, hidrolizeaza legaturile
peptidice formate de resturile de lizina si arginina, iar
chimotripsina pe cele realizate de leucina, fenilalanina si
tirozina.
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu