Chemistry Labs
大学 · 20分

ペーパー電気泳動：電荷によるタンパク質分離

緩衝液を含んだストリップに3種のモデルタンパク質をスポットし、電場をかける。pH を変えると分離のしかたや移動方向が変わる。

目的

pIpI と pHpH から各タンパク質の正味電荷の符号を予測し、バンドの移動度を順位づけ、緩衝液 pH が主スイッチである理由を見る。

器具と試薬

仮想実験台：ろ紙ストリップ、緩衝液槽、直流電源、染色槽。タンパク質 A（pI 4.5）、B（pI 6.7）、C（pI 9.5）。

手順

  1. 段階0では試料が原点にスポットされている。段階1（pH 8.6）に切り替え、どのバンドが最速で、なぜかを考える。
  2. pH 8.6 ですべてのバンドが陽極（+）へ進むことを確かめる。ラベルを使い A、B、C を正味電荷で順位づけする。
  3. 段階2（pH 6.0）に切り替える。どのタンパク質が逆向きに動き、どれがほとんど動かないか。
  4. 各タンパク質について pH と pI を比べ、各段階で陽イオン・ほぼ中性・陰イオンのどれかを述べる。

観察すること

  • pH 8.6 では3種とも正味で負に帯電し、すべて陽極へ移動する。pI から最も離れた A が最も遠くまで進む。
  • pH 6.0 では B は pI に近くほぼ動かず、C（pI 9.5 > pH）はプロトン化されて陰極へ移動する。

解説

タンパク質は高分子電解質で、等電点 pIpI より低い pH ではプロトン化されて正、高い pH では脱プロトン化されて負に帯電し、pH=pIpH = pI では正味電荷ゼロ。電場 EE 中の移動速度は正味電荷を紙と溶媒の摩擦抵抗で割ったものに比例し、v∝qnetEv \propto q_\mathrm{net}E。したがって pH の異なる2回の泳動で、同じ混合物を速さと向きの両方で分けられる。

実験の歴史

アルネ・ティセリウスは1930年代にウプサラで最初の移動界面電気泳動装置を作り、1948年にノーベル化学賞を受賞した。ろ紙式は1940〜50年代に病院検査室で血清タンパク質分析に広まり、その後ゲルやキャピラリーに取って代わられた。

ゆかりの化学者

フレデリック・サンガー

関連トピック

タンパク質の構造と機能イオンクロマトグラフィー・キャピラリー電気泳動

バーチャル実験は直感をつかむための簡略化したモデルです。実際の実験や安全教育の代わりにはなりません。指導者なしに自宅で再現しないでください。