连续自由流电泳微重力下分离模式蛋白质的研究

仪器资料 · 发表于 2017-9-6 16:00:08

连续自由流电泳微重力下分离模式蛋白质的研究
以连续自由流电泳的区带电泳模式分离血红蛋白和细胞色素C，比较了不同缓冲液甘油
浓度下的分离效果，确定了最终装载在神舟4号飞船上A3—2型电泳仪的电泳分离条件，通
过地面和空间实验，初步探讨了微重力对连续自由流电泳分离的影响，并对电泳的分离产物
做了多种检测

连续自由流电泳是20世纪70年代由Hannig首先提出的一种制备型电泳技术，具有
全液相无介质支撑、条件温和、能连续进样等优点，已经用于蛋白质、核酸、细胞器和细
胞等多种生物材料的分离 1J1 2J．特别是在新兴的蛋白质组学研究中，连续自由流电泳能
弥补目前蛋白质组主流分离技术—— 双向凝胶电泳的一些不足之处，在分离难溶的膜蛋
白和复杂蛋白质混合物以及低丰度蛋白质等方面发挥其独特的优点_3J14J．
连续自由流电泳是一种高效的制备型电泳，地面实验时受重力加速度影响其分辨率
和产率有所限制．在微重力下，沉降和热对流效应几乎完全消除，可以在增加样品流通量
的同时减小电动力学和流体力学变形，其分离效果比1 g下有显著改善．美、德、法、前
苏联和日本先后有8种型号的电泳仪进行了空间试验和30余次的生物样品分离实验．
美国的CFES(Continuous—Flow Electrophoresis System)系统重达2000 kg，分离腔尺寸为
1200×160×3(mm)，分197管收集，在这种装置上已经成功进行了垂体细胞和生长激素分
泌颗粒以及其他多种细胞和蛋白质的分离_5J．_6J_法国的RAMSES(Recherche Applique sur
les Methods de Separation en Electrophorese Spatiale)装置分离腔尺寸为300×41×3(mm)，
可以在线监测40管的278nm紫外吸收，在第二国际微重力实验室(IML一2)成功进行了不

同模式下几种标准蛋白质的分离研究和纯化生物工程产品干扰素的工作_7J_ 日本的
FFEU fFree Flow Electrophoresis Unit)分离腔尺寸为i00×60×4(mm)，分60管收集，
在线紫外检测波长为254 am，同时可以由计算机输出三维的检测结果，在FFEU上进行
的是线虫DNA的分离德国的CFFE(Continuous Free Flow Electrophoresis)装置重
l13 ，直径438 mm，高1270 mm，为减少电渗流的影响，整个分离腔用3％的人血清白蛋
白处理，在探空火箭上进行了3种红细胞的分离，分辨率有显著提高．本次实验所用
的A3．2型电泳仪是我国自行设计和制造的，重20 ，分离腔尺寸为270×60×3(Inm)．
分30管收集，具有体积小、重量轻、功耗低等特点．电泳分离过程中有在线的红蓝发光
二极管检测，特色的单向阀设计消除了气泡对分离的影响，电泳仪分离为全自动控制，并
且有自主开发的软件全程记录电泳仪分离参数．
连续自由流电泳的分辨率主要由分离样品的最高峰间距和条带的扩散程度来决定[n]．
我们应用自主研制的连续自由流电泳仪在神舟4号飞船上进行了微重力条件下分离蛋白
质的实验，结果表明：微重力下连续自由流电泳的分辨率有显著提高，两种标准蛋白质血
红蛋白和细胞色素C的最高峰间距比地面增加3个检测点间距，血红蛋白的扩散明显减
少．本项研究的内容还包括以下几个方面． (1)不同电泳缓冲液甘油浓度对地面电泳分
离的影响，确定空间电泳的分离条件． (2)分离产物的地面检测．为确定空间电泳的分
离条件，将电泳缓冲液甘油浓度从lO％逐渐调整到O％，最终确定没有甘油也可以进行分
离，从而消除了缓冲液中加甘油对设备清洗保存等带来的一系列不利影响；用分光光度计
和凝胶电泳对分离产物的进行了定量和纯度检测，用质谱对分离产物进行了精确分子量
测定，证明两种蛋白质已被有效分开．本项目的研究为未来的生物材料加工和空间制药奠
定了一定的技术基础．

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