疎水性相互作用クロマトグラフィー（HIC）は、それらのネイティブ状態でタンパク質を分離し、精製するための最も広く使用されている方 HICはまた蛋白質の複合体の隔離と蛋白質の折りたたみおよび展開の調査にかなり有用であると証明します。 だから、HICはどのように機能しますか？ この技術の背後にある原則は何ですか？ このタイプのクロマトグラフィーの背後にあるメカニズムを理解するには、ここであなたは間違いなく知っておく必要があるいくつかのものがあります。
HICはどのように機能しますか？
一言で言えば、hic（”塩漬け”とも呼ばれます）は疎水性の特性を使用してタンパク質分子を分離します。 この方法では，親水性領域と疎水性領域の両方を含む蛋白質を高塩緩衝条件下でＨＩＣカラムに適用した。
緩衝液中の塩（通常は硫酸アンモニウム）は試料溶質の溶媒和を減少させ、タンパク質分子の表面に沿った疎水性領域を露出させる。 これは、固体支持体上の疎水性領域へのこれらの疎水性領域の吸着を容易にし、溶液からタンパク質を析出（結晶化）する。
このタイプのクロマトグラフィーを行う場合、lyotrophic塩の添加は疎水性効果を高め、個々の疎水性キャビティの数と体積を減少させ、塩濃度を低下させると固 このように、試料溶出は、塩勾配を減少させることによって容易にすることができる。 穏やかな有機改質剤または界面活性剤もまた、溶出プロセスを補助するために溶出緩衝液に添加され得る。
HICの原理を用いて、目的のタンパク質の構造、塩濃度、pH、温度、使用する有機溶媒に応じて、水溶液からタンパク質を様々な程度で結合することができます。
疎水性相互作用クロマトグラフィー: 基礎となる理論の解明
HICの背後にあるメカニズムを説明するのに役立つ三つの主要な理論があります–(1)塩析理論、(2)熱力学理論、(3)表面張力またはファンデルワールス力理論。
ソルトアウト理論
ソルトアウト理論によれば、疎水性アミノ酸は水溶液中で折り畳まれると保護された疎水性領域を形成し、親水性アミノ酸はタンパクが水中の水素分子と結合することを可能にする。 その結果、タンパク質が水に溶解する確率は、タンパク質分子の表面に十分な親水性領域が存在する場合に増加する。
しかし、溶液中に抗chaotrophic塩（硫酸アンモニウムや硫酸ナトリウムなど）を添加すると、水分子の一部はタンパク質の荷電部分の代わりに塩イオンと相互作用 溶液中のタンパク質-タンパク質相互作用が溶媒-溶質相互作用よりも強くなると、タンパク質分子は互いに自由に反応し、凝集して最終的に溶液から沈殿する。 したがって、溶液中に塩を添加すると、異なるタンパク質の溶解度が様々な程度に低下する。
熱力学理論
この理論は、疎水性分子間の相互作用が熱力学の第二法則に基づいてエントロピー駆動過程であると述べている。 極性溶媒溶液中の二つ以上の非極性分子間の疎水性相互作用は、エントロピーの変化によって支配される自発的なプロセスである。 しかし、そのような相互作用は、温度を制御することによって、または溶媒の極性を変更することによって変更することができる。＜8693＞＜5068＞このように、非極性分子が水などの極性溶媒と接触すると、疎水性分子を取り囲む溶媒分子の次数が増加する。 エンタルピーが有意に増加しない限り、これはエントロピーの減少をもたらし、ギブスエネルギーの全体的な正の変化を提供する。 そのようなものとして、極性溶媒中の非極性分子の溶解は、熱力学的に有利ではないので、自発的には起こらないであろう。
ただし、極性環境に複数の非極性分子を配置すると、高分子の疎水性表面が極性周囲から隠され、疎水性分子が自発的に凝集します。 疎水性分子の露出した表面を取り囲む高度に構造化された溶媒分子は、構造化されていない分子からなる溶媒の大部分に向かって変位する。 その結果、エントロピーは増加し、ギブスのエネルギーは減少する。 このような場合、疎水性相互作用は熱力学的に有利なプロセスになる。
表面張力、Van der Waals理論
この理論は、hicにおける疎水性相互作用は、塩を塩から出す存在下で水の秩序構造が増加するにつれてこれらの力が増加するため、タンパク質と固定化されたリガンド間のvan der Waals力に依存していることを示唆している。