단백질 등전점이나 분자량 구하는 프로그램

의외로 제 홈페이지를 찾으시는 분들의 상당수가 등전점에 대한 검색을 하시는 분들이더군요. 그 중에 등전점 구하는 방법을 찾는 분들이 꽤 계시던데 간단한 방법을 알려드리죠.

단백질의 여러가지 parameter들을 구하는 프로그램은 수없이 많이 나와있습니다. 그런 프로그램을 자기 컴에다 깔아놓고 쓰시는 분들도 많지만 저는 그냥 온라인 상에서 이용할 수 있는 프로그램을 선호합니다. 그 중에서 제가 가장 애용하는 프로그램은 ExPASy의 ProtParam입니다.

일단 위의 사이트에 접속하시면 다음과 같은 화면이 뜹니다.

저 첫번째 입력창은 무시하셔도 상관없고 두번째 창에 아미노산 시퀀스를 갖다 붙이세요. 물론 one character로 된 시퀀스여야 합니다. 그리고 compute parameters를 누르시면 끝입니다. 그러면 나오는 결과들은,

1) Number of amino acids:
2) Molecular weight:
3) Theoretical pI:
4) Amino acid composition:
5) Total number of negatively charged residues (Asp + Glu):
6) Total number of positively charged residues (Arg + Lys):
7) Atomic composition:
8) Formula (분자식)
9) Total number of atoms:
10) Extinction coefficients (Extinction coefficients are in units of  M-1 cm-1, at 280 nm measured in water)
11) Estimated half-life:
12) The N-terminal of the sequence considered is M (Met).
13) Instability index
14) Aliphatic index
15) Grand average of hydropathicity (GRAVY)

등이 계산되어 나옵니다. 각각의 파라미터는 나름대로의 의미가 있지만 특히 분자량, 등전점(pI), extinction coefficient (대략적인 단백질 농도 측정시 사용) 등이 가장 많이 사용하는 파라미터들입니다.



 

단백질과 pI (isoelectric point, 등전점), 이온교환수지 선택

아미노산은 pH에 따라 산과 염기로 이온화가 가능한 물질입니다. 따라서 아미노산의 결합체인 단백질도 pH에 따라 자기 고유의 전하를 띄게 됩니다. 보통 단백질의 net charge는 pH에 따라 달라지는데 이렇게 단백질의 net charge가 0이 되는 pH를 그 단백질의 등전점 (isoelectric point, pI)라고 부릅니다. 보통 단백질의 net charge는 전체 아미노산보다는 단백질 표면의 아미노산이 더 중요한 영향을 주지만 구조를 모르는 상황에서 등전점을 구하기 위해 아미노산 구성만을 가지고 이론적 pI (Theoretical pI)를 계산하기도 합니다.

주의할 것은 단백질을 pI 에 해당하는 buffer pH에 보관하면 버퍼에 녹지않고 침전이 생긴다는 점입니다. 그래서 등전점 보다는 높거나 낮은 버퍼에서 정제 등의 작업을 하는 것이 일반적입니다. 보통 등전점보다 높은 pH로 가면 단백질은 음전하를 띠고 등전점보다 낮은 pH에서는 양전하를 띕니다. 그래서 Native page를 걸 경우 각각의 전하에 따라 이동하는 방향이 다르기 때문에 전극의 방향을 주의해야 합니다.

또한 이온교환 수지를 이용해서 정제를 할 경우 양이온교환수지 (Pharmacia Q 컬럼)를 이용하려면 등전점보다 높은 pH의 버퍼를, 음이온 교환수지 (Pharmacia SP 컬럼)를 이용하려면 등전점보다 낮은 pH의 버퍼를 사용해야 합니다.

정리하자면 버퍼 pH가,

등전점보다 높으면 ---> 음전하 ---> 음이온교환수지 (Q, DEAE)
등전점보다 낮으면 ---> 양전하 ---> 양이온교환수지 (SP, CM)

이온교환에 대한 기본적인 이론에 대해서는 다음의 사이트를 참고하시면 도움이 될 겁니다.

http://www.proteinchemist.com/tutorial/iec.html