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Cromatografía de afinidad de colorante-ligando

La cromatografía de afinidad de ligando-colorante es una de las técnicas de cromatografía de afinidad que se utilizan para la purificación de proteínas de una mezcla compleja. Es como la cromatografía general, pero se utilizan colorantes para aplicarlos sobre una matriz de soporte de una columna como fase estacionaria que permitirá que se unan una variedad de proteínas con sitios activos similares, lo que se conoce como pseudoafinidad. [1] Los colorantes sintéticos se utilizan para imitar la unión de sustratos o cofactores a los sitios activos de las proteínas, que se pueden mejorar aún más para dirigirse a proteínas más específicas. A continuación, se realiza un lavado, el proceso de eliminación de otras moléculas no objetivo, y luego se eluyen las proteínas objetivo cambiando el pH o manipulando la concentración de sal. La columna se puede reutilizar muchas veces debido a la estabilidad de los colorantes inmovilizados. Se puede llevar a cabo de forma convencional utilizándola como columna empaquetada o en una columna de cromatografía líquida de alto rendimiento (HPLC). [2]

Descubrimiento

El descubrimiento de la capacidad de unión de un colorante y un ligando se debe a un colorante azul llamado dextrano azul. El colorante azul se utiliza como marcador de volumen vacío (V0 ) para una columna de filtración en gel. Se ha demostrado que el colorante tiene la propiedad de unirse a ciertas proteínas, como la piruvato quinasa, y eluirse con el volumen vacío. Más tarde, se descubrió que el "azul cibacrón FG3-A", un colorante reactivo que se une al dextrano, es responsable de la interacción con las proteínas. [1] [2]

Inmovilización del colorante

Los colorantes se inmovilizan en la matriz de la columna de manera efectiva, ya que generalmente los colorantes se unen a un anillo de monoclorotriazina o diclorotriazina ( colorante de triazina ). Este tipo de colorantes funciona especialmente bien en una matriz de soporte con grupo hidroxilo . [3] La matriz de soporte comúnmente utilizada sería agarosa reticulada (sepharosa), sephadex, poliacrilamida y sílice.

Un ejemplo de inmovilización de enlaces de triazina es la sefarosa azul, que resulta de la unión covalente del azul de cibacrón FG3-A con monoclorotriazina al grupo OH de la sefarosa. Esta reacción forma un enlace éter y también cloruro de hidrógeno. [4]

C29H20ClN7O11S3 + C24H38O19 → C53H57N7O30S3 + HCl​

Azul de cibacrón FG3-A + sefarosa → Sefarosa azul + HCl

Colorantes reactivos

Los colorantes que se utilizan en este tipo de cromatografía son económicos y generalmente se consiguen porque proceden de la industria textil y se denominan colorantes reactivos . Contienen cromóforos que suelen estar unidos a un anillo de triazina. En la industria textil, los colorantes reactivos se utilizan para teñir materiales como el algodón, que es celulosa.

Los colorantes reactivos de uso común para cromatografía se pueden clasificar según su nombre de índice de color o grupo funcional. Cabe señalar que cada empresa tiene diferentes nombres comerciales y fórmulas ligeramente diferentes de los colorantes reactivos. Por lo general, se encuentran disponibles comercialmente con sefarosa como matriz de soporte en forma de columnas empaquetadas.

Colorantes reactivos azules

Cibacron Azul F3GA

El azul de cibacrón F3GA, azul de Procion HB o azul reactivo 2 es un antagonista de los receptores purinérgicos , como el purinoceptor P2Y, y también un antagonista de los canales del receptor de ATP. Tiene una fórmula de C 29 H 20 ClN 7 O 11 S 3 y un peso molecular de 774,2 g/mol. [5] El azul de cibacrón es soluble en agua y DMSO, pero insoluble en etanol. En agua, la concentración saturada se alcanza a 12,92 mM con la ayuda de sonicación. El azul de cibacrón F3GA tiene una amplia especificidad para las proteínas de unión a nucleótidos o simplemente una unión electrostática de estereoselectividad. Se puede utilizar para purificar interferones, deshidrogenasas, quinasas y albúmina sérica. Por ejemplo, la purificación de interferón a partir de un extracto de fibroblastos gingivales humanos utilizando Cibacron Blue F3G-A sobre poli(2-hidroxietil metacrilato), la matriz de soporte, en forma de criogeles, ha demostrado una pureza del 97,6 % del interferón. [6]

MX-R azul

El Blue MX-R o Reactive Blue 4 tiene una fórmula de C 23 H 14 Cl 2 N 6 O 8 S 2 y un peso molecular de 637,4 g/mol. Contiene un anillo de diclorotriazina en el cromóforo a diferencia del Cibacron Blue F3GA. Para una purificación de proteínas a gran escala, el Blue MX-R se puede utilizar para purificar proteínas como la lactato deshidrogenasa (LDH). [2] En la cromatografía líquida rápida de proteínas (FPLC) utilizando Blue MX-R inmovilizado en perlas de poli(metacrilato de glicidilo-co-dimetacrilato de etileno), se observó que separaba la lisozima y la albúmina de suero bovino (BSA), lisozima purificada de la albúmina de pollo. [7]

Colorantes reactivos rojos

HE-3B rojo

El Rojo HE-3B o Rojo Reactivo 120 tiene una fórmula de C 44 H 30 Cl 2 N 14 O 20 S 6 y un peso molecular de 1338,1 g/mol, y contiene dos anillos de monoclorotriazina. Es muy soluble en agua. [8] La capacidad de unión de las deshidrogenasas del Rojo HE-3B es mayor para las deshidrogenasas dependientes de NADP+ que para las deshidrogenasas dependientes de NAD+, y viceversa para el Azul Cibacron F3G-A. [9] Se puede utilizar para purificar las enterotoxinas A, B y C 2 de Staphylococcus aureus utilizando Procion Red HE-3B en sefarosa, eluyendo con fosfato 60 mM y 150 mM. [10]

Colorantes reactivos amarillos

HA amarillo

El amarillo HA o amarillo reactivo 3 tiene una fórmula de C 21 H 17 ClN 8 O 7 S 2 y un peso molecular de 593 g/mol, conteniendo un anillo de monoclorotriazina. Sobre agarosa como matriz de soporte, se observó que purificaba la proteína de transferencia de ésteres de colesterilo. [11]

Colorantes reactivos marrones

MX-5BR marrón

Brown MX-5BR o Reactive Brown 10 tiene una fórmula de C 40 H 19 Cl 4 CrN 12 Na 2 O 12 S 2 y un peso molecular de 1163,6 g/mol, conteniendo dos anillos de diclorotriazina. [12] Brown MX-5BR, por ejemplo, puede ser utilizado para purificar la lisozima, fosfinotricina acetiltransferasa. [13] También ha demostrado que puede eluir la triptofanil-ARNt sintetasa utilizando Trp como eluyente, sin embargo, la triptofanil-ARNt y la tirosil-ARNt sintetasa son las únicas t-ARN que pueden eluirse utilizando Brown MX-5BR. [14]

Referencias

  1. ^ ab McGettrick, Anne; Worrall, Margaret (2004). "Cromatografía de afinidad de ligando-tinte". Protocolos de purificación de proteínas . Métodos en biología molecular. Vol. 244. Totowa, NJ: Humana Press. págs. 151–7. doi :10.1385/1-59259-655-x:151. ISBN 978-1-59259-655-3. Número de identificación personal  14970553.
  2. ^ abc Hsu, James; Boyer, Philip (1993). "Purificación de proteínas mediante cromatografía de ligando-colorante" (PDF) . Avances en ingeniería bioquímica/biotecnología . 49. Springer: 1–44. doi :10.1007/BFb0046571. ISBN. 978-3-540-56440-9. PMID  8368124 . Consultado el 14 de febrero de 2021 .
  3. ^ Denizli, Adil; Pişkin, Erhan (30 de octubre de 2001). "Sistemas de afinidad de colorante-ligando". Revista de métodos bioquímicos y biofísicos . 49 (1–3): 391–416. doi :10.1016/s0165-022x(01)00209-3. PMID  11694290.
  4. ^ Lower, Christopher R.; Pearson, James C. (1984). "Cromatografía de afinidad en colorantes inmovilizados". Parte C: Purificación de enzimas y técnicas relacionadas . Métodos en enzimología. Vol. 104. págs. 97–113. doi :10.1016/S0076-6879(84)04085-4. ISBN 9780121820046. PMID  6144035.
  5. ^ "Resumen de compuestos de PubChem para CID 656725, Reactive Blue 2". Pub Chem . Centro Nacional de Información Biotecnológica . Consultado el 12 de marzo de 2021 .
  6. ^ Doğan, Ali; Özkara, Serpil; Sarı, Müfrettin; Uzun, Lokman; Denizli, Adil (2012). "Evaluación del rendimiento de adsorción de interferón humano de criogeles unidos a Cibacron Blue F3GA y purificación de interferón mediante el uso del sistema FPLC". Journal of Chromatography B . 893–894: 69–76. doi :10.1016/j.jchromb.2012.02.036. PMID  22445306.
  7. ^ Wu, Feiyan; Zhu, Yan; Jia, Zhishen (2006). "Preparación de rellenos cromatográficos de afinidad de colorante-ligando basados ​​en perlas monodispersas de poli(metacrilato de glicidilo-co-dimetacrilato de etileno) y sus propiedades cromatográficas". J Chromatogr A . 1134 (1–2): 45–50. doi :10.1016/j.chroma.2006.07.087. PMID  17034800.
  8. ^ "Resumen de compuestos de PubChem para CID 73264, Reactive Red 120". Pub Chem . Centro Nacional de Información Biotecnológica.
  9. ^ Watson, DH; Harvey, MJ; Dean, PDG (1978). "El retraso selectivo de las deshidrogenasas dependientes de NADP+ por el rojo procion HE-3B inmovilizado". Revista bioquímica . 173 (2): 591–596. doi :10.1042/bj1730591. ISSN  0264-6021. PMC 1185813 . PMID  29603. 
  10. ^ Brehm, RD; Tranter, HS; Hambleton, P; Melling, J (1990). "Purificación a gran escala de enterotoxinas estafilocócicas A, B y C2 mediante cromatografía de afinidad con ligando colorante". Microbiología aplicada y medioambiental . 56 (4): 1067–72. Bibcode :1990ApEnM..56.1067B. doi : 10.1128/aem.56.4.1067-1072.1990 . PMC 184344 . PMID  2339869. 
  11. ^ "Resumen de compuestos de PubChem para CID 78686". Pub Chem . Centro Nacional de Información Biotecnológica . Consultado el 14 de marzo de 2021 .
  12. ^ "Resumen de compuestos de PubChem para CID 3081425, Procion Brown MX 5BR". Pub Chem . Centro Nacional de Información Biotecnológica . Consultado el 14 de marzo de 2021 .
  13. ^ Wang, C; Lee, TC; Crowley, KS; Bell, E (2013). "Purificación de la fosfinotricina acetiltransferasa mediante afinidad por Reactive Brown 10 en un único paso de cromatografía". Expresión y purificación de proteínas . 90 (2): 129–34. doi :10.1016/j.pep.2013.05.011. PMID  23748142.
  14. ^ Atkinson, T; Hammond, PM; HARTWELL, RD; HUGHES, P; SCAWEN, MD; SHERWOOD, RF; SMALL, DA; BRUTON, CJ; HARVEY, MJ; LOWE, CR (1981). "Cromatografía de afinidad con colorante de triazina". Biochem Soc Trans . 9 (4): 290–3. doi :10.1042/bst0090290. PMID  7262447.