Die Natriumdodecylsulfat-Polyacrylamid-Gelelektrophorese (SDS-PAGE) ist eine elektrophoretische Technik, die in der Biotechnologie verwendet wird, um Proteine ​​basierend auf ihrem Molekulargewicht zu trennen. Im Allgemeinen sind Proteine ​​amphotere Moleküle, die sowohl positive als auch negative Ladungen innerhalb desselben Moleküls aufweisen. Daher wird den Proteinmolekülen eine gleichmäßige negative Ladung verliehen, um sie während der Elektrophorese in eine einzige Richtung zu bewegen. Die negative Ladung wird durch das Natriumdodecylsulfat (SDS), ein anionisches Detergens, gegeben. Die nativen Proteine ​​werden durch das SDS denaturiert, da es die nicht-kovalenten Kräfte der Proteine ​​stört.

Abgedeckte Schlüsselbereiche

1. Was ist SDB? – Definition, Struktur 2. Wie denaturiert SDS Proteine? – Interaktion zwischen Protein und SDS 3. Welche Rolle spielt SDB? – SDB in SEITE

Schlüsselbegriffe: Verhältnis Ladung/Masse, Molekulargewicht, negative Nettoladung, Proteine, Natriumdodecylsulfat (SDS), SDS-PAGE

Was ist SDB?

SDS (Sodium Dodecyl Sulfate) bezeichnet ein anionisches Detergens, bestehend aus einer hydrophilen Kopfgruppe und einem hydrophoben Schwanz. Daher bilden seine Moleküle beim Auflösen eine negative Nettoladung innerhalb eines weiten pH-Bereichs. Die Struktur von SDS ist in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1: SDB

Wie denaturiert SDS Proteine

Da SDS ein Detergens ist, wird die Tertiärstruktur von Proteinen durch SDS zerstört, wodurch das gefaltete Protein in ein lineares Molekül umgewandelt wird. Darüber hinaus bindet SDS auf gleichmäßige Weise an das lineare Protein. Etwa 1,4 g SDS binden an 1 g Protein. Daher umhüllt SDS das Protein gleichmäßig mit einer negativen Nettoladung. Diese negative Ladung maskiert die Eigenladungen verschiedener Typen von R-Gruppen der Aminosäuren des Proteins. Außerdem wird die Ladung des Proteins proportional zum Molekulargewicht. Das durch SDS linearisierte Proteinmolekül ist 18 Angström breit und die Länge des Proteins ist proportional zum Molekulargewicht. Die Wechselwirkung zwischen einem Protein und SDS ist in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2: SDS- und Protein-Interaktion

Welche Rolle spielt SDB?

Die R-Gruppen von Aminosäuren in einem bestimmten Protein können entweder positiv oder negativ geladen sein, was das Protein zu einem amphoteren Molekül macht. Daher wandern im nativen Zustand verschiedene Proteine ​​mit dem gleichen Molekulargewicht mit unterschiedlicher Geschwindigkeit auf dem Gel. Dies erschwert die Trennung von Proteinen im Polyacrylamidgel. Die Zugabe von SDS zum Protein denaturiert die Proteine ​​und bedeckt sie mit einer gleichmäßig verteilten negativen Nettoladung. Dies ermöglicht die Migration von Proteinen in Richtung der positiven Elektrode während der Elektrophorese. Mit anderen Worten, SDS linearisiert die Proteinmoleküle und maskiert die verschiedenen Arten von Ladungen an R-Gruppen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Verhältnis von Ladung zu Masse bei SDS-beschichteten Proteinen gleich ist; daher wird es keine unterschiedliche Migration basierend auf der Ladung des nativen Proteins geben. Eine SDS-PAGE von Membranproteinen der roten Blutkörperchen ist in 3 gezeigt.

Abbildung 3: SDB-SEITE

Neben SDS-PAGE wird SDS als Detergens bei Nukleinsäureextraktionen zum Aufbrechen der Zellmembran und Dissoziation von Nukleinsäure-Protein-Komplexen verwendet.

Abschluss

SDS ist ein anionisches Detergens, das als Detergens in verschiedenen Arten biotechnologischer Techniken verwendet wird. Es denaturiert die Tertiärstruktur eines Proteins, um ein lineares Proteinmolekül herzustellen. Darüber hinaus bindet es auf gleichmäßige Weise an das denaturierte Protein, wodurch ein gleichmäßiges Ladungs-Masse-Verhältnis für alle Arten von Proteinen bereitgestellt wird. Durch SDS wird dem Proteinmolekül eine negative Nettoladung verliehen, indem die Ladungen an den R-Gruppen von Aminosäuren des Proteins maskiert werden. Daher ermöglicht SDS die Trennung von Proteinen basierend auf ihrem Molekulargewicht auf einer PAGE, da die Ladung proportional zum Molekulargewicht der denaturierten Proteine ​​durch SDS ist.

Referenz:

1. „So funktioniert SDS-PAGE.“ Bitesize Bio, 16. Februar 2018, hier erhältlich.

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. „SDS mit Strukturbeschreibung“ Von CindyLi2016 – Eigene Arbeit (CC BY-SA 4.0) über Commons Wikimedia 2. „Protein-SDS-Interaktion“ Von Fdardel – Eigene Arbeit (CC BY-SA 4.0) über Commons Wikimedia 3. „RBC Membranproteine ​​SDS-PAGE gel” Von Ernst Hempelmann – Ernst Hempelmann (Public Domain) über Commons Wikimedia