Wie denaturiert SDS Proteine?

Die Natriumdodecylsulfat-Polyacrylamid-Gelelektrophorese (SDS-PAGE) ist eine elektrophoretische Technik, die in der Biotechnologie zur Trennung verwendet wird Proteine basierend auf ihrem Molekulargewicht. Im Allgemeinen sind Proteine ​​amphotere Moleküle, die sowohl positive als auch negative Ladungen innerhalb desselben Moleküls besitzen. Daher wird Proteinmolekülen eine gleichmäßige negative Ladung verliehen, um sie während der Elektrophorese in eine einzige Richtung zu bewegen. Die negative Ladung wird durch das Natriumdodecylsulfat (SDS), ein anionisches Detergens, gegeben. Die nativen Proteine ​​werden durch das SDS denaturiert, da sie die nichtkovalenten Kräfte von Proteinen stören.

Wichtige Bereiche

1. Was ist SDS?
      - Definition, Struktur
2. Wie denaturiert SDS Proteine?
     - Wechselwirkung zwischen Protein und SDS
3. Was ist die Rolle von SDS?
     - SDS in SEITE

Schlüsselbegriffe: Ladung / Masse-Verhältnis, Molekulargewicht, Netto-Negativladung, Proteine, Natriumdodecylsulfat (SDS), SDS-PAGE

Was ist SDS?

SDS (Natriumdodecylsulfat) bezieht sich auf ein anionisches Detergens, bestehend aus einer hydrophilen Kopfgruppe und einem hydrophoben Schwanz. Wenn sie gelöst sind, bilden ihre Moleküle daher eine negative Nettoladung innerhalb eines breiten pH-Bereichs. Die Struktur von SDS ist in dargestellt Abbildung 1.

Abbildung 1: SDS

Wie denaturiert SDS Proteine?

Da SDS ein Detergens ist, wird die Tertiärstruktur von Proteinen durch SDS zerstört, wodurch das gefaltete Protein in ein lineares Molekül umgewandelt wird. Darüber hinaus bindet SDS einheitlich an das lineare Protein. Etwa 1,4 g SDS bindet an 1 g Protein. Daher überzieht SDS das Protein gleichmäßig in einer negativen Nettoladung. Diese negative Ladung maskiert die intrinsischen Ladungen verschiedener Arten von R-Gruppen der Aminosäuren des Proteins. Außerdem wird die Ladung des Proteins proportional zum Molekulargewicht. Das durch SDS linearisierte Proteinmolekül ist 18 Angström breit und die Länge des Proteins ist proportional zum Molekulargewicht. Die Wechselwirkung zwischen einem Protein und SDS ist in gezeigt Figur 2.

Abbildung 2: SDS und Protein Interaktion

Was ist die Rolle von SDS?

Die R-Gruppen von Aminosäuren in einem bestimmten Protein können entweder positive oder negative Ladung tragen, wodurch das Protein anfällig wird amphoterisch Molekül. Daher wandern im nativen Zustand verschiedene Proteine ​​mit dem gleichen Molekulargewicht mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten auf dem Gel. Dies macht die Trennung von Proteinen im Polyacrylamidgel schwierig. Die Zugabe von SDS zu dem Protein denaturiert die Proteine ​​und deckt sie in einer gleichmäßig verteilten, negativen Nettoladung ab. Dies ermöglicht die Migration von Proteinen zur positiven Elektrode während der Elektrophorese. Mit anderen Worten, SDS linearisiert die Proteinmoleküle und maskiert die verschiedenen Ladungsarten an R-Gruppen. Zusammenfassend ist das Verhältnis von Ladung zu Masse in SDS-beschichteten Proteinen das gleiche; Daher gibt es keine differenzielle Migration basierend auf der Ladung des nativen Proteins. Eine SDS-PAGE von Membranproteinen der roten Blutkörperchen ist in gezeigt Figur 3.

Abbildung 3: SDS-PAGE

Zusätzlich zu SDS-PAGE wird SDS als Detergens bei Nukleinsäureextraktionen zur Zerstörung der Zellmembran und zur Dissoziation von Nukleinsäure: Proteinkomplexen verwendet.

Fazit

SDS ist ein anionisches Detergens, das in verschiedenen biotechnologischen Verfahren als Detergens verwendet wird. Es denaturiert die Tertiärstruktur eines Proteins, um ein lineares Proteinmolekül herzustellen. Darüber hinaus bindet es auf einheitliche Weise an das denaturierte Protein, wodurch ein gleichmäßiges Verhältnis von Ladung zu Masse für alle Arten von Proteinen bereitgestellt wird. Dem Proteinmolekül wird durch SDS eine negative Nettoladung verliehen, indem die Ladungen an R-Gruppen von Aminosäuren des Proteins maskiert werden. Daher erlaubt SDS die Trennung von Proteinen basierend auf ihrem Molekulargewicht auf einer PAGE, da die Ladung durch SDS proportional zum Molekulargewicht der denaturierten Proteine ​​ist.

Referenz:

1. "Wie funktioniert SDS-PAGE?" Bitesize Bio, 16. Februar 2018, hier verfügbar.

Bildhöflichkeit:

1. "SDB mit Strukturbeschreibung" Von CindyLi2016 - Eigene Arbeit (CC BY-SA 4.0) über Commons Wikimedia
2. "Protein-SDS-Interaktion" Von Fdardel - Eigene Arbeit (CC BY-SA 4.0) über Commons Wikimedia
3. "RBC-Membranproteine ​​SDS-PAGE-Gel" von Ernst Hempelmann - Ernst Hempelmann (Public Domain) über Commons Wikimedia