Mobility Shift Affinitätskapillarelektrophorese - Eine schnelle und präzise Methode zur Überprüfung von Liganden-Einflüssen auf Proteine

Redweik, Sabine

Interaktionen von Proteinen und verschiedenen Liganden können mit der Mobility Shift Affinitätskapillarelektrophorese untersucht werden. Hierbei werden in verschiedenen Messungen Änderungen der Proteinmobilität durch einen Liganden in Abhängigkeit der Ligandenkonzentration untersucht. Das Trennprinzip der Mobility Shift Affinitätskapillarelektrophorese beruht auf der Kapillarzonenelektrophorese, so dass sich hierdurch einige Vor- und Nachteile dieser Methode ergeben. Wichtigster Vorteil verglichen mit anderen Methoden wie der isothermen Titrationskalorimetrie ist, dass auch verunreinigte oder nicht aufgereinigte Proben verwendet werden können. Die Mobilitätsunterschiede der untersuchten Proteine durch Ligandeninteraktion waren zum Teil nur gering ausgeprägt. Zur Auswertung dieser Interaktionen wurde eine Berechnung von Konfidenzintervallen herangezogen, um bei den teilweise geringen Mobilitätsänderungen auf eine signifikante Interaktion zu prüfen. Die meisten getesteten Interaktionen mit den Proteinen Rinderserumalbumin (BSA), beta-Lactoglobulin, Myoglobin und Ovalbumin zeigten bei dem verwendeten pH-Wert von 7,4 einen signifikanten Einfluss auf die Proteinmobilität. Die als Liganden eingesetzten Substanzen lagen bei dem pH-Wert ionisch vor. Der Einfluss auf die Proteinmobilität deutet vor allem bei den Metallionen-Interaktionen und den kationisch vorliegenden Arzneistoffen auf einen zusätzlichen Einfluss der umgebenden Lösung hin, da sich die Mobilität in eine unerwartete Richtung änderte und folglich keine einfache Protein-Ligand-Interaktion vorliegen kann. Des Weiteren wurde der Einfluss von Arginin und Guanidinhydrochlorid in Abhängigkeit der Harnstoffkonzentration untersucht. Hierbei zeigten die getesteten Proteine BSA und beta-Lactoglobulin keine direkt vergleichbare Mobilitätsänderung. Außerdem wurde der Einfluss von Phosphorylierungen eines Peptidsegements der extrazellulär signal-regulierten Kinase 1 (ERK1) auf Metallionen-Interaktionen untersucht.

Interactions of proteins with various ligands can be investigated by mobility shift affinity capillary electrophoresis. Mobility changes of the proteins are investigated in several measurements in dependency on the ligand concentration. The measurement method is based on capillary zone electrophoresis. Therefore, the most advantages and disadvantages can be traced back to capillary zone electrophoresis. One of the most advantages compared to other techniques, e.g. isothermal titration calorimetry, is the utilizability of analytes which are polluted or not absolutely purified. The mobility changes of the tested proteins due to the ligand interaction were partially only minor pronounced. Thus, a calculation of confidence intervals was applied to proof if all interactions even those with only slight mobility changes are significant. Most of the tested interactions with bovine serum albumin (BSA), beta-lactoglobulin, myoglobin, and ovalbumin showed a significant influence of the applied ligands on the protein mobility at a pH of 7.4. At the used pH value all tested ligands were ionic. Interactions with the proteins were tested with metal ions, cationic pharmaceuticals and various anionic substances. The change of the protein mobility especially due to the metal ions and cationic pharmaceuticals indicates an additional influence of the surrounding solution. These interactions change the protein mobility to an unexpected direction and hence there can be no simple protein-ligand-interaction. Furthermore, the influence of arginine and guanidine hydrochloride was investigated in dependency of urea concentration. The interactions with the tested proteins BSA and beta-lactoglobulin showed no directly comparable protein mobility changes. Moreover, the influence of the phosphorylation of one peptide segment of the extracellular signal regulated enzyme 1 (ERK1) was tested on the metal ion interaction.

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Redweik, Sabine: Mobility Shift Affinitätskapillarelektrophorese - Eine schnelle und präzise Methode zur Überprüfung von Liganden-Einflüssen auf Proteine. 2013.

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