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关于乳铁蛋白分离的新方法介绍

2022.8.18

  由于乳铁蛋白的广泛应用,人们对其纯度的要求越来越高,但乳清中的一些蛋白如乳过氧化物酶,该蛋白和乳铁蛋白具有相似分子量和等电点。另外,一些学者还指出乳铁蛋白结合蛋白在纯化乳铁蛋白的同时也被纯化出来,其中包括核糖核酸酶-4、血管生长素、嗜中性粒细胞凝胶酶相关钙脂蛋白和成纤维细胞生长因子结合蛋白等。这些微量蛋白与乳铁蛋白可能涉及到许多乳铁蛋白体内功能多样性的生理学活性。常规的疏水相互作用、亲和色谱、分子排阻、超滤和膜过滤等过程复杂,加之选择性低,因此一些选择性高的方法被开发出来。

  羟磷灰石法。Paul K Ng 等使用一种混合模式色谱-陶瓷羟磷灰石层析。该方法可以一步将乳清中的 Lf、Lp 和其他球蛋白都分离,然后通过梯度洗脱获得 Lf。试验结果表明,一个 80 L 的羟磷灰石柱一小时可收集 0.32 kg的 Lf,得到的 Lf 经验证不含任何的 Lp 活性。产量高、费用低和步骤简单使得该操作具备所有的用于有效地大规模生物技术产业特点。羟磷灰石纯化过程需要大量的水来有效地分离大分子,产品回收率依赖于使用缓冲液的量、该方法没有办法区分具有相似水合粒径的分子,因此产品的纯度可能会受到影响。另外,乳清中不同的蛋白间相互作用使得该过程很难预测。

  噬菌体蛋白-亲和色谱。亲和柱一般是基于抗原抗体反应,具有特异性结合的配体被广泛应用于不同的分离纯化目的。亲和柱的选择高有利于获得纯度高的蛋白,然而配体本身昂贵、根据分离不同的目的蛋白,配体本身需要重新进行筛选和纯化、配体的易碎性降低了柱的使用寿命、配体降解导致产品的污染以及配料体的泄露和毒性问题是限制其应用的原因。噬菌体作为多配体的表达者,其谱库量大并且针对诸如乳铁蛋白、胰岛素和血清白蛋白等的噬菌体已经成功的被选育。亲和色谱中的肽配体可以用常规的方法或者固相直接合成法固定于基质上,用于目的蛋白的分离纯化。人工合成的多肽与宿主表达的多肽往往表现出不同的性能,因此 Wim Noppe 等成功选育出了4 株表达能够结合 Lf 六肽的噬菌体,然后将长度 1 μm噬菌体直接固定化到大孔基质上用于 Lf 的分离纯化。其试验表明,利用该亲和方法可以一步法提取 Lf,且其纯度高于 95 %。该方法的优点是基质孔洞不易堵塞、操作过程简单、可持续性、回收速度快。且噬菌体表达相比单克隆抗体要便宜及步骤简单。

  磁性纳米粒子。磁性纳米粒子用于分离 Lf 的好处在于,当外加电场时,磁性纳米粒子瞬间带有磁性,可以在电场作用下泳动。当撤去外加电场时,磁性立即消失,这样有利于磁性纳米粒子的分离,再配合以膜等技术,最终获得目的蛋白。Bo-Hung Lai 等将伴刀豆蛋白 A 结合在 Fe3O4 磁性纳米粒子上,获得了平均直径为(11.74±3.86)nm 的近超顺磁性粒子。经过试验证明,该粒子在分离 Lf 时的最佳条件为 pH 值=7,温度 25 ℃,平衡时间在 5 min之内,最大吸附能力和平衡常数分别是 59.2 mg/g 和0.010 3 L/mg。Lin Chen 等以肝素作为亲和配体,用磁性亲和方法分离 Lf,肝素在对于 Lf 的结合能力为 0.92 mg/g。试验以 NaCl 作为洗脱液,通过一步法非常高效地从酸性乳清中回收 Lf,最高的结合能力是 164 mg/g。且获得的 Lf 的纯度要高于商业标准。通过对比竞争吸附试验证明磁性方法是一种潜在的能够快速和大规模生产方法。

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