Синергизм и конкуренция в процессах взаимодействия белков с полимерными сорбентами

• Автор: Демин, Александр Александрович
• Шифр специальности: 03.00.23
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 191 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МНОГОКОМПОНЕНТНАЯ СОРБЦИЯ БЕЛКОВ ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Основные принципы взаимодействия белков с поверхностью.

1.2. Интерференция веществ в многокомпонентном процессе.

1.3. Сведения о синергизме в процессах многокомпонентной сорбции

белков.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

2.1. Модельные белки

2.2. Определение концентрации белков в многокомпонентном растворе.

2.3. Методы изучения сорбции белков.

2.4. Выбор сорбентов для изучения синергетических эффектов
многокомпонентной сорбции белков.
Г ЛАВА 3. СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ГЕТЕРОСЕТ
ЧАТЫХ СОРБЕНТОВ С ВАРЬИРУЕМЫМ СОДЕРЖАНИЕМ
ИОНОГЕННЫХ ГРУПП.
3.1. Синтез и исследование гетеросстчатых анионитов.
3.2. Гстсросетчатые аниониты с варьируемым содержанием
ионогенного мономера.
3.3. Гетеросегчатые катиониты с варьируемым содержанием
ионогенного мономера.
ГЛАВА 4. ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ СОРБЕНТОВ ДЛЯ ПРЕПАРАТИВНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ БЕЛКОВ.
4.1. Требования к сорбентам для препаративной хроматрафии
4.2. Особенности микродисперсных сорбентов.
4.3. Создание композиционных сорбентов.
4.4. Диффузия белков в бипористых гранулах.
4.5. Целлосорбенты, использованные при исследовании процессов
многокомпонентной сорбции белков.
ГЛАВА 5. МНОГОКОМПОНЕНТНАЯ СОРБЦИЯ БЕЛКОВ НА ИОНООБМЕННЫХ СОРБЕНТАХ ДЛЯ ПРЕПАРАТИВНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ
5.1. Определение области максимального связывания белков
5.2. Эффекты синергизма в процессах сорбции пар инсулинрибонуклеаза, инсулин лакгальбумин на различных сорбентах.
5.3. Причины возникновения синергетических эффектов.
5.4. Влияние свойств белков на синергетические эффекты.
5.4.1. И1рает ли роль в возникновении синергетических эффектов различие изоэлскгрических точек модельных белков
5.4.2. Роль асимметрии распределения заряженных групп на поверхности белковой глобулы в процессе заполнения сорбента.
5.4.3. Влияние конформации белковых макромолекул на процессы многокомпонентной сорбции.
5.5. Изменения избирательности в процессе заполнения зерна сорбента.
5.6. срсход от синергизма к конкуренции при ослаблении взаимодействия белоксорбснт.
ГЛАВА 6. ПОДХОД К СОЗДАНИЮ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ СОРБЕНТОВ ДЛЯ ИОНООБМЕННОЙ ПРЕПАРАТИВНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ
6.1. еобходимость создания ионообменных сорбентов нового типа.
6.2. Влияние концентрации иоиогенных групп сорбента на выбор
сорбционного механизма.
6.2.1. Влияние степени сульфирования Иолисорба на соотношение сорбции
инсулина и рибонуклеазы.
6.2.2. Сорбция бинарных белковых растворов на гетеросетчатых сорбентах
с варьируемым содержанием ионогенных групп.
6.3. Влияние синергетических эффектов на разделение белков в
процессах ионообменной хроматографии.
6.3.1. Фронтальновытеснительная хроматография модельной смеси инсулина и лактальбумина на анионитах с варьируемой концентрацией ионогенных групп.
6.3.2. Использование ионообменного сорбента с уменьшенной концентрацией ионогенных групп в процессе получения высокоочшценного
инсулина.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


В работах было показано, что эта концепция не отражает ряд особенностей взаимодействия белков с заряженными сорбентами. Так, например, в ионообменной хроматографии можно наблюдать значительное удерживание белков в изоэлектрической точке . Предположение о том, что в данном случае сорбция идет за счет гидрофобных взаимодействий, не проходит, так как использование анионитов с гидрофильной матрицей и добавка в раствор агентов, разрушающих гидрофобные взаимодействия, лишь незначительно уменьшало удерживание белков. Поскольку белок является макромолекулой, он взаимодействует с поверхностью сорбента не как единое целое, а через взаимодействие отдельных доменов , следовательно, асимметрия распределения заряженных групп на поверхности белка может позволить ему при определенных условиях связываться как с катионитом, так и с анионитом, т. Неоднократно отмечалось, что часто сорбционное взаимодействие белка с ионообменным сорбентом достигает максимума именно в районе изоэлектрической точки белка . Если при изменении ионизации групп белка конформационные изменения затруднены, то в области изоэлектрической точки наблюдаегся максимальная величина дипольного момента белка, что и приводит к увеличению его взаимодействия с заряженной поверхностью 2. В первом приближении взаимодействие глобулярного белка с ионообменным сорбентом описывают с помощью закона действующих масс. СЗМ 2,,. Эта модель основана на положении, что замещение сорбированных молекул сопровождается стехиометрической сорбцией замещающего агента, чтобы сохранялась электропейтралыюсть. С помощью такой модели i с соавторами описал хроматографическое поведение биополимеров в однокомпонентной ионообменной системе при значениях в районе их изоэлектрической точки . Результаты этой работы были распространены на описание нелинейной однокомпонентной ионообменной системы . V и . Рассмотрим подробнее ход рассуждений авторов, так как по существу это наиболее полное представление СЗМ. Согласно данной модели при связывании с поверхностью ионообменного сорбента с полной обменной емкостью А то есть емкостью сорбента по отношению к малому неорганическому иону белок взаимодействует с vi фиксированными ионогенными группами сорбента, замещая эквивалентное количество противоионов рис. Рис Схема многоточечного взаимодействия белка с фиксированными ионами на поверхности сорбента . V, . Как видно из рисунка, при сорбции белковой макромолекулы изза стсричсской недоступности даже в случае образования монослоя белка часть противоионов остается незамещенной. С УП л, у,С
где V, характеристический заряд белка, под ним понимается количество фиксированных ионов, с которыми взаимодействует белок, С и т концентрации в подвижной и стационарной фазах, в то время как индексы и 1 относятся к белку и соли соответственно. Надстрочный индекс относится к солевым противоионам доступным для обмена с белком. Для простоты солевые противоионы моновалентны. В случае пвалеитной соли представляет отношение характеристических зарядов белка и противоиона. Щ ст. Л щ у,. При данной концентрации подвижной фазы и полной обменной емкости сорбента уравнение 6 задает равновесную концентрацию белка в стационарной фазе Ш. Таким образом, величина предельной емкости сорбента по белку в данной модели не зависит от концентрации соли в растворе. В реальных системах это справедливо лишь при очень низких концентрациях соли. Важная чер га, которая отличает данную работу от работ предшествовавших, введение стеричсского фактора. Без этого емкость сорбента по белку однозначно определялась бы отношением полной обменной емкости и заряда белка, что является в случае больших макромолекул невозможным . Хотя с помощью данной модели авторы смогли дать объяснение возникновения солевого градиента в процессах вытеснительной хроматографии, для сс построения сделан ряд очень существенных допущений. Авторы описывают равновесие между белком, солевым противоионом и сорбентом уравнением однокомпонентной изотермы, при этом предполагается, что стерический фактор белка и его характеристический заряд не зависят от концентрации солевого противоиона и самого белка.