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        Tricine-SDS-PAGE測定花椒籽蛋白 降血壓肽的分子量分布

        2021-07-26 06:45:18吳紅洋
        現(xiàn)代食品 2021年9期

        ◎ 吳紅洋

        (重慶市食品藥品檢驗(yàn)檢測研究院,重慶 401121)

        降血壓肽(Angiotensin Converting Enzyme Inhibitory Peptides,簡稱ACEIP)是一類能夠降低人體血壓的小分子多肽,經(jīng)研究證實(shí)對治療高血壓有很好的療效,通過抑制腎素-血管緊張素系統(tǒng)(Renin-Angiotensin System,RAS)和激肽釋放酶-激肽系統(tǒng)(Kallikrein-Kinin System,KKS)中的血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(Angiotensin Converting Enzyme,ACE)活性而降低血壓[1]。降血壓肽來源廣泛,從天然動、植物及微生物都可以提取出來,具有毒副作用低、降血壓效果很明顯等優(yōu)點(diǎn),目前人們已用酪蛋白[2]、大豆蛋白[3]、竹子[4]、藻類等制得了ACE抑制肽,因此,降血壓肽已成為目前降血壓藥物研究的熱點(diǎn)之一。

        花椒籽蛋白降血壓肽是花椒籽蛋白經(jīng)特定蛋白酶酶解后制得的具有較高ACE抑制活性的產(chǎn)物,隨著降血壓肽研究的不斷加深,小分子肽活性組分的分離、鑒別也逐漸受到重視[5]。目前測定小分子肽分子量的方法主要有聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)、高效液相色譜法、凝膠色譜法、質(zhì)譜法等,其中SDSPAGE電泳法具有設(shè)備投入小、操作簡單等優(yōu)點(diǎn),受到科研工作者的青睞。常規(guī)的Tris-Glycine-SDS-PAGE電泳只能分析分子質(zhì)量在10~20 kDa的大分子物質(zhì),SCHAGGEER等[6]采用改進(jìn)的三(羥甲基)甲基甘氨酸聚丙烯酰胺凝膠電泳(Tricine-SDS-PAGE)能夠有效分離小分子蛋白、多肽。近年來的文獻(xiàn)研究表明,此法對于不同酶解產(chǎn)物的小分子肽的分離條件和分離效果不盡一樣。本文在前期研究基礎(chǔ)上,將花椒籽蛋白降血壓肽作為研究對象,優(yōu)化Tricine-SDS-PAGE電泳條件,旨在找到一種簡便可行、效果理想的適合花椒籽蛋白降血壓肽分子量測定的方法。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        花椒籽蛋白,實(shí)驗(yàn)室自制。

        SDS-PAGE蛋白質(zhì)超低分子量多肽(3.3~20.1 kDa),購于上海源葉生物科技有限公司;木瓜蛋白酶(酶活力為2.0×105U·g-1),購于北京華邁科生物技術(shù)有限責(zé)任公司;Tricine、硼酸、四甲基乙二胺(TEMEND)、聚乙二醇、三羥甲基氨基甲烷(Tris)、考馬斯亮藍(lán)R250、尿素、甘油、十二烷基磺酸鈉(SDS)、β-巰基乙醇及過硫酸銨(AP)等均為分析純;丙烯酰胺、甲叉雙丙烯酰胺等為電泳純。

        1.2 儀器與設(shè)備

        Millipore Milli-Q型超純水儀(美國Millipore);HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋(榮華儀器制造有限公司);冷凍離心機(jī)(美國Thermo);凝膠成像儀;垂直電泳儀(Bio-Rad);CP225D型電子天平(德國Sartorius);BP-20型pH計(德國Sartorius);QL-901型渦旋儀(其林貝爾儀器制造公司)。

        1.3 方法

        1.3.1 花椒籽蛋白降血壓肽的制備

        參考相關(guān)文獻(xiàn)[7-8],得出花椒籽蛋白降血壓肽的制備工藝:花椒籽蛋白→木瓜蛋白酶酶解→滅酶→冷卻→離心→收集酶解液→超濾→凝膠層析→冷凍干燥→保存。

        1.3.2 Tricine-SDS-PAGE電泳操作方法

        (1)電泳緩沖液的配制。①陽極緩沖液:將24.228 g的Tris溶于800 mL的超純水,用1.0 mol·L-1HCl調(diào)pH到8.9,再用超純水定容到1 000 mL。②陰極緩沖液:將6.055 g的Tris、8.958 g的Tricine、0.5 g的SDS溶于超純水,并定容到500 mL。③凝膠緩沖液:將36.3 g的Tris和0.3 g的SDS溶于80 mL的超純水中,用1.0 mol·L-1HCl調(diào)pH到8.45,定容到100 mL。

        (2)凝膠的制備。取3.0 mL分離膠液灌入模具內(nèi)至一定高度,用水封頂,聚合完畢(約30 min左右),傾去水層,用濾紙吸凈殘留水。加入2.0 mL的間隙膠并進(jìn)行水封,待間隙膠凝固后傾去水層,灌入1.5 mL濃縮膠溶液后立即插入干凈的梳子,操作需快速,整個操作過程注意避免氣泡的產(chǎn)生。凝膠的組成見表1。

        表1 凝膠的組成表

        (3)樣品制備。樣品緩沖液由4% SDS、12%甘油、50 mmol·L-1Tris、2% β-巰基乙醇(v/v)以及0.1%溴酚藍(lán)組成,調(diào)pH=6.8,室溫存放。取10 μL樣品與等體積的樣品緩沖液混合,沸水浴5 min后離心(10 000 r·min-1,10 min)。

        (4)點(diǎn)樣與電泳。將處理好的樣品加入點(diǎn)樣孔,每孔10 μL,同時點(diǎn)入超低分子量Marker作為參比。內(nèi)槽加入陰極電泳緩沖液,外槽加入陽極電泳緩沖液,電泳開始時電壓為30 V,待樣品完全到達(dá)分離膠與間隙膠界面后,90 V恒壓,當(dāng)溴酚藍(lán)指示劑距離分離膠底部1 cm處時,電泳結(jié)束。

        (5)固定、染色、脫色。取出平板中的凝膠立即浸泡在固定液中固定1 h,再將固定后的凝膠置于45 ℃的考馬斯亮藍(lán)染色液中浸泡30~60 min,最后用洗脫液進(jìn)行脫色,多次變換洗脫液直至電泳條帶清晰、凝膠背景洗脫干凈為止。

        (6)成像。用凝膠成像系統(tǒng)成像,并觀察電泳圖譜。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 凝膠種類對電泳效果的影響

        目前,Tricine-SDS-PAGE電泳法有多種凝膠組合方式,有的是用分離膠、間隙膠和濃縮膠,有的僅用分離膠和濃縮膠。張銳昌等[9]采用三層梯度膠測定出小麥蛋白酶解物分子量的分布情況,而黃薇等[10]、孫波等[11]采用兩層膠的電泳方法獲得了理想的肽電泳顯帶結(jié)果。本文首先采用僅灌注濃縮膠和分離膠對花椒籽蛋白降血壓肽進(jìn)行電泳分離,電泳分離圖譜如圖1所示。

        圖1 電泳圖譜圖

        由圖1可知,Maker條帶并未完全分離,隨著分子量的降低,電泳條帶堆積現(xiàn)象較嚴(yán)重,而樣品除在20 100 Da附近有一個條帶外,幾乎看不見明顯的條帶,可能跟蛋白肽的種類和電泳緩沖液的濃度有關(guān),因?yàn)檫m當(dāng)?shù)碾娪揪彌_液能保持蛋白質(zhì)在電泳系統(tǒng)中的溶解性和穩(wěn)定性[6],因此后續(xù)將采用三層凝膠對花椒籽蛋白降血壓肽進(jìn)行分離測定。

        2.2 不同分離膠濃度對電泳效果的影響

        目前Tricine-SDS-PAGE電泳法測定分子量的方法關(guān)鍵在于凝膠的配制,其中不同分離膠的濃度對小分子肽的分離有較大影響。不同凝膠系統(tǒng)的電泳圖譜見圖2。

        由圖2可以看出,當(dāng)分離膠濃度為20%時,隨著分子量的降低,Maker條帶彌散現(xiàn)象嚴(yán)重,并且有明顯的拖尾現(xiàn)象,酶解液的條帶在分子量為5 856 Da處呈堆積現(xiàn)象;當(dāng)分離膠濃度為16.5%和15.5%時,Maker條帶的電泳圖譜背景淺,分辨率得到提高,拖尾現(xiàn)象也有一定改善,而酶解液在20 100 Da和5 856 Da處有條帶,且濃度為15.5%時的電泳效果相對更好。

        圖2 不同凝膠系統(tǒng)的電泳圖譜圖

        凝膠濃度大且孔徑小時,電泳容易產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象,樣品分子不能正常進(jìn)入凝膠中,導(dǎo)致分離效果不好,反之孔徑大且凝膠濃度小會使來自樣品中的各種蛋白質(zhì)分子伴隨著緩沖液向前流進(jìn),能使條帶能很好的分離,從而降低了分辨率。研究表明,凝膠濃度提高到25%時,實(shí)驗(yàn)的電泳受阻,原因是分離膠孔徑變小,因此凝膠濃度不是越高越好[12]。綜上所述,實(shí)驗(yàn)選擇分離膠濃度為15.5%。

        2.3 分離膠中添加甘油對電泳效果的影響

        由圖2可知,當(dāng)分離膠濃度(添加尿素)為15.5%時電泳分離效果最好,但是酶解液條帶不明顯,因此將酶解液經(jīng)超濾和凝膠層析后進(jìn)行分離,同時考察甘油對電泳效果的影響。SDS-PAGE電泳圖譜如圖3所示。

        圖3 SDS-PAGE電泳圖譜圖

        由圖3可以看出,在分離膠濃度15.5%條件下,添加甘油的電泳圖譜中Maker的5個條帶分離效果好,分辨率高。酶解液條帶主要呈連續(xù)分布狀態(tài),但在20 100 Da、14 400 Da和5 856 Da附近處有電泳條帶出現(xiàn),說明該酶解液分子量分布范圍較廣。經(jīng)過超濾和凝膠層析純化后,分子量降低,超濾液條帶集中在5 000 Da以下,層析液最高活性組分分子量主要集中在3 000 Da以下,說明降血壓肽起抑制效果的活性組分主要在3 000 Da以下。有文獻(xiàn)報道,分離膠中添加尿素或甘油可以增加小分子多肽電泳分離的效果,其中尿素的使用與否主要取決于蛋白質(zhì)的具體性質(zhì),有些蛋白沒有尿素時分離效果更好,但是有些蛋白的分離就需要添加尿素時才能更好分辨[13],而在分離膠中添加適量的甘油,由于分離膠交聯(lián)度不同會對電泳產(chǎn)生一定影響。分離膠的交聯(lián)度在C=5%時,會改變膠中丙烯酰胺和雙丙烯酰胺的分子比例使其接近標(biāo)準(zhǔn)的20∶1,凝膠分子之間的結(jié)構(gòu)更緊密,使小分子肽更好地分離,條帶更清晰[12]。

        3 結(jié)論

        本文通過優(yōu)化Tricine-SDS-PAGE電泳條件使得花椒籽蛋白降血壓肽得到較好分離,得到的最佳電泳條件為:分離膠濃度為15.5% T、6% C(添加甘油),間隙膠濃度為10% T、3% C,濃縮膠濃度為4% T、3% C,此條件下花椒籽蛋白酶解液電泳泳帶分布較廣,經(jīng)純化后,超濾液分子量在5 000 Da以下,層析液最高活性組分的分子量在3 000 Da以下。

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