研究蛋白質的一級結構從確定組成蛋白質的單元結構棗氨基酸算起,已有150年的悠久歷史,直到1955年,Sanger首次闡明胰島素的氨基酸排列順序,為研究蛋白質的一級結構開辟了道路。這在分子生物學的發(fā)展進程中是一個重要突破。目前關于核酸的一級結構研究,由于Sanger等發(fā)明了加減法,可以得到了突飛猛進的發(fā)展。對此之下,關于蛋白質的一級結構研究進展不如核酸迅速。但隨著Edman液相自動順序分析儀和固相順序分析儀以及氣相色譜質譜(GCMS)等方法的相繼出現(xiàn)。使結構分析的速度也顯著加快。至今已完成近千種蛋白質的一級結構分析。目前不僅樣品用量減少,而且工作人員也大大減少。當年Sanger分析胰島素用了整整十年的時間,今天運用自動化儀器,分析一個分子量在10萬左右的蛋白質只需要幾天,可見新技術的應用和發(fā)展對科學發(fā)展起的促進作用,蛋白質一級結構測定方法的綜述及專著文獻較多,這里只扼要加以概述。
蛋白質分子的一級結構測定,概括起來包含多肽鏈的分離、降解、肽段的分離和順序分析以及-S-S-定位等。
一級結構的測定方法可概述如下:
1.多肽鏈的分離
在測定一個蛋白質的結構以前,首先必須保證被測蛋白質的純度,使結果準確可靠。其次要了解它的分子量和亞基數(shù),按照其亞基數(shù)將蛋白質分成幾個多肽鏈。
1)肽鏈的拆開
蛋白質分子多肽鏈的連接有共價結合和非共價結合兩種。要拆開以共價結合的-S-S-連接的多肽鏈,必須采用的化學處理方法常有:
、龠^甲酸氧化
用氧化劑過甲酸斷裂-S-S-。這個反應一般在0℃下進行2小時左右,兩個S就全部能轉變成磺酸基,這樣被氧化的半胱氨酸稱為磺基丙氨酸。
如果蛋白質分子中同時存在半胱胺酸,那么也會被氧化成磺基丙氨酸。此外甲硫氨酸和色氨酸也可被氧化,從而增加分析的復雜性。
②巰基乙醇還原
利用還原劑巰基乙醇亦可使蛋白質的-S-S-斷裂。當高濃度的巰基乙醇在pH8?條件下室溫保溫幾小時后,可以使-S-S-定量還原為桽H。與此同時反應系統(tǒng)中還需要有8摩爾脲或6摩爾鹽酸胍使蛋白質變性,多肽鏈松散成為無規(guī)則的構型,此時還原劑就可作用于-S-S-。此反應是可逆的,因此要使反應完全,疏基乙醇的濃度必需在0.1-0.5摩爾。
③Cleland試劑的還原作用
Cleland′s指出二硫赤蘇糖醇(dithioerythriotol)及二硫蘇糖醇(dithiothriotol)在氧化還原能力上是比較強的試劑,只要0.01摩爾就能使蛋白質的-S-S-還原,反應基本與疏基乙醇相似,且在許多球蛋白反應中,可以不用變性劑。
Cleland試劑首先與蛋白質-S-S-形成中間物,反應終了,還原劑被氧化形成一個穩(wěn)定的六環(huán)化合物,蛋白質則被還原。
還原蛋白不穩(wěn)定,SH基極易氧化重新生成-S-S-鍵。穩(wěn)定SH基的方法有:
(A)烷基化試劑使SH基轉變?yōu)榉(wěn)定的硫醚衍生物。
如果碘代乙酰胺代替碘代乙酸,其產物S羧氨甲基衍生物不帶電荷,磺代乙酸也可與組氨酸、蛋氨酸和賴氨酸發(fā)生反應,但反應條件不同,可通過各種pH及反應時間進行控制。
(B)氨乙基化
蛋白質分子的幾條肽鏈若以非共價健結合,則用尿素、鹽酸胍等變性劑即可拆開。蛋白質的多肽鏈被拆開后,將它分離純化,一般多用凝膠過濾、離子交換、電泳等方法,茲不贅述。
分離純化后的每條肽鏈還要進一步分析其末端。