来源:蛋白纯化等电点沉淀杂蛋白pH调节(DNA Lab Space 实验教程)| 编译:DNA Lab Space
做重组蛋白纯化,谁没在等电点沉淀上吃过亏。理论pI算得漂亮,pH一调,离心一看——杂蛋白没下去多少,目标条带先少了一半。或者沉淀压根不长,上清还是浑的。这活儿的难点在于,pH只是个表面数字,背后是缓冲对、离子强度、温度系数、共沉淀五六个因素在互相打架。下面按流程一步步拆,从低级错误到疑难情况,带你把这一刀切干净。
第一步:快速排查低级错误
先别急着怀疑蛋白,90%的失败就挂在下面这几件事上。
1. pH计没校准或标液过期——用4.01/6.86/9.18三点校准,标液4°C存放超过一个月直接换新的。电极测完蛋白样一定要用ddH2O冲,膜上挂一层蛋白,读数会飘。
2. 缓冲液把pH“拉回去”——50 mM Tris pH 8.0的样品,你加1 M HCl调到5.0,加着加着数字不动了。Tris的pKa是8.06,pH 5离它太远,缓冲容量几乎为零,但残余的Tris仍在拖。换成20 mM的低浓度缓冲,或者先透析到10 mM。
3. 加酸太猛,局部过酸——一滴2 M HCl进样品,滴落点立刻起白雾。那是局部pH低于2的变性沉淀,不是你要的等电点沉淀。改成1 M稀酸、边缓慢搅拌边逐滴加,滴速控制在每秒1滴以内。
4. 忘了温度系数——Tris的pKa每升温1°C降0.021。你在25°C把pH调到5.0,搬到4°C冷室,实际pH约5.4。要么在同温下标定,要么按0.4的差值回补。

第二步:分维度系统排查
1. 样品浓度和离子强度没到位
现象:pH调到理论pI,离心后管底几乎没沉淀,杂蛋白条带纹丝不动。
原理:蛋白浓度低于0.1 mg/mL时晶核太少,撑不起可离心的颗粒。电导率高于5 mS/cm,离子把电荷屏蔽掉,静电吸引聚不起来。
解决:10 kDa超滤管(Amicon Ultra-15)3000×g、4°C、15 min一轮,浓缩到1–5 mg/mL;再透析到10 mM缓冲,电导压到2 mS/cm以下。
验证:A280估浓度,电导笔测电导,两个数都在范围内再往下走。
2. 目标蛋白和杂蛋白的pI挨得太近
现象:杂蛋白是沉了,目标条带也跟着瘦了一圈。
原理:两个蛋白pI差不到0.5,在同一pH下净电荷都接近零,一起进入沉淀。
解决:先查理论pI(站内蛋白理化性质预测工具,或ProtParam),挑ΔpI最大的pH点下手;再补50 mM NaCl把两条溶解度曲线拉开;还不行就上20–30%硫酸铵饱和度配合pH一起收。
验证:每个pH点各留20 μL上清和沉淀,12% SDS-PAGE平行跑,看目标条带到底在哪个组分里。
3. pH实际没到位
现象:读数一直在跳,搅拌半天稳不住;或者加完酸半小时又漂回来。
原理:高蛋白溶液电极响应慢,蛋白吸附在玻璃膜上;沉淀释放或结合质子,也会把pH往回带。
解决:取100 μL样品加900 μL ddH2O稀释10倍再测;搅拌30秒读一次,再等30秒读一次,两次差小于0.05才算稳。记下总加酸体积,按比例放大到大体系。
验证:离心后再测一次上清pH,和沉淀前差超过0.1,说明沉淀过程吃掉了质子,得回补。
4. 滴定梯度太粗
现象:一步从7.5拉到5.0,沉淀一大坨,目标蛋白也全军覆没。
原理:跨越等电点太快,先沉下来的杂蛋白把目标裹进絮状物里,共沉淀。
解决:0.2–0.3