선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 유기상이 음이온 계면활성제인 AOT와 isooctane으로 이루어진 reverse micelles을 이용하여 수용 액상에 녹아있는 BSA을 유기상으로 분리하였다. 이는 BSA에 대한 보다 효과적인 추출 공정의 운전조건을 제시하고자 하는데 그 목적이 있다.
제안 방법
- 본 연구에서는 phase-transfer을 이용하여 비교적 큰 단백질인 BSA을 유기상으로 가용화시킬 때 추출 변수인 pH, 염의 종류 그리고 농도에 따른 가용화 효율을 관찰하였다. 더우기 본 연구에서는 일반적으로 수용액 상의 농도를 분석하여 유기상의 농도를 결정하는 대신 직접 유기상의 농도를 분석하여 가용화 효율을 결정하였다. 단백질의 가용화에서 유기상의 농도를 직접 분석하는 이유는 수용액 상의 조건에 따라 단백질이 가용화되지 못하고 유기상과 수용 액상 간의 계면에 침전(혹은 엉킴)이 존재하기 때문이다.
- 본 연구에서는 20℃에서 음이온 계면활성제인 A0T와 isooctane으로부터 형성된 reverse micelle을 이용하여 수용액상에 녹아있는 BSA인 모델 단백질을 분리하는 실험을 행하였다. 염의 농도가 0.
- 특히, 대부분의 BSA에 대한 연구에서는 일반적으로 유기상에 직접 단백질을 가용화시키는 방법인 injection method를 사용하고 있다[2]. 본 연구에서는 phase-transfer을 이용하여 비교적 큰 단백질인 BSA을 유기상으로 가용화시킬 때 추출 변수인 pH, 염의 종류 그리고 농도에 따른 가용화 효율을 관찰하였다. 더우기 본 연구에서는 일반적으로 수용액 상의 농도를 분석하여 유기상의 농도를 결정하는 대신 직접 유기상의 농도를 분석하여 가용화 효율을 결정하였다.
- 본 연구에서는 유기상이 음이온 계면활성제인 AOT와 isooctane으로 이루어진 reverse micelles을 이용하여 수용 액상에 녹아있는 BSA을 유기상으로 분리하였다. 이는 BSA에 대한 보다 효과적인 추출 공정의 운전조건을 제시하고자 하는데 그 목적이 있다.
- 실험은 직경 20mm의 glass vial에서 수용 액상 5ml와 유기상 5ml를 각각 제조하여 자석식 교반기를 이용하여 약 2시간 정도 혼합한 다음 20℃로 유지되는 항온 조에서 약 3일 이상 방치한 후 실행하였다. 상 분리가 완전히 이루어진 후 수용액 상과 유기상으로부터 각각의 시료를 채취하여 280nm에서 분광광도계(Bausch & Lamb사의 Spectronic21)을 이용하여 잔류 단백질의 농도를 분석하였다.
- 단백질 추출에서 사용된 수용 액상은 buffer와 적당한 염의 농도 그리고 lmg/ml의 단백질로 이루어져 있으며 유기상은 200mM AOT/isooctane으로 이루어져 있다. 실험은 직경 20mm의 glass vial에서 수용 액상 5ml와 유기상 5ml를 각각 제조하여 자석식 교반기를 이용하여 약 2시간 정도 혼합한 다음 20℃로 유지되는 항온 조에서 약 3일 이상 방치한 후 실행하였다. 상 분리가 완전히 이루어진 후 수용액 상과 유기상으로부터 각각의 시료를 채취하여 280nm에서 분광광도계(Bausch & Lamb사의 Spectronic21)을 이용하여 잔류 단백질의 농도를 분석하였다.
- 본 연구의 실험 결과인 그림 3과 4는 수용액 상과 유기상 사이의 계면에서 단백질이 침전되는 정도를 보여주었다. 침전의 정도는 초기 수용 액상에 존재하는 단백질 농도에 대해 유기상과 수용액 상 접촉 후 두상의 농도를 직접 분석하여 그 차이의 비로 나타내었다. 매우 낮은 pH에서 수용 액상에 존재하는 단백질의 양은 매우 적은 양이 검출되었다.
대상 데이터
- 9인 수용성 단백질인 BSA(Type A-7906)를 모델 단백질로 사용하였다. Reverse micelles을 형성하는 양 친매성 분자인 음이온 계면 활성제 AOT는 sigma사로부터, 유기용매인 isooctane(99.0% 이상)은 YAKURI사로부터 구입 하였다. 수용액 상의 염의 종류와 농도에 따른 영향을 파악하기 위해 사용된 염은 1:1 염인 KCl과 NaCl 그리고 1:2 염 인 MgCl2와 CaCl2를 사용하였다.
- 본 실험에서는 분자량은 65,000이고 등전점이 4.9인 수용성 단백질인 BSA(Type A-7906)를 모델 단백질로 사용하였다. Reverse micelles을 형성하는 양 친매성 분자인 음이온 계면 활성제 AOT는 sigma사로부터, 유기용매인 isooctane(99.
- 본 연구에서 사용한 음이온 계면활성제인 AOT는 음이온을 띤 친수성의 head 부분과 양이온을 띤 2개의 소수성 tail 부분으로 구성되어 있다. 이런 계면활성제의 구조적 성질로 인하여 친수성인 head 부분이 수용액과의 인력에 의해 reverse micelle을 형성하게 된다.
- 본 연구에서는 분자량이 큰 대표적인 모델 단백질로서 BSA를 선택하였다. BSA는 분자량이 매우 클 뿐만 아니라 나선형의 구조를 가지고 있다.
- 0% 이상)은 YAKURI사로부터 구입 하였다. 수용액 상의 염의 종류와 농도에 따른 영향을 파악하기 위해 사용된 염은 1:1 염인 KCl과 NaCl 그리고 1:2 염 인 MgCl2와 CaCl2를 사용하였다. 위의 시약들은 모두 정제과정 없이 사용하였으며 수용 액상에 사용된 buffer는 10mM acetate buffer를 제조하여 사용하였다.
성능/효과
- 5 근처에서 최고의 가용화 효율을 보였다. 1:2 염의 경우 등전점 이하에서는 pH가 감소함에 따라 가용화 효율은 매우 급격히 감소하는 경향을 보였다. MgCl2의 경우 pH=7 근처에서 최고 가용화 효율을 보였으며 pH=7 이상에서는 가용화 효율은 약간 감소하였다.
- NaCl의 경우 약 1M까지는 염 농도가 증가함에 따라 가용화 효율은 증가하지만 약 1M 이상에서는 급격히 감소하여 더 이상 가용화되는 단백질은 검출되지 않았다. 1:2 염인 MgCb의 경우 약 0.3M에서 최저점의 가용화 효율을 보였으며 약 1M 이상에서는 거의 일정한 값을 보였다. 더욱이 CaCk의 경우 매우 낮은 염 농도와 높은 염 농도에서 가용화 효율이 약간 감소하는 경향을 보였다.
- 3M에서 최저점의 가용화 효율을 보였으며 약 1M 이상에서는 거의 일정한 값을 보였다. 더욱이 CaCk의 경우 매우 낮은 염 농도와 높은 염 농도에서 가용화 효율이 약간 감소하는 경향을 보였다. 특히 1:1 염의 경우 매우 높은 염 농도에 서는 가용화 효율이 급격히 감소하였다.
- 하지만 유기 상에서도 단백질은 매우 적은 양이 검출돼 초기 단백질과 비교할 때 대부분이 계면에 엉켜있음을 알 수 있었다. 또한 염이 첨가되지 않은 조건에서도 수용액 상의 혼탁 현상과 계면에서의 엉킴 현상이 나타났다. 그림 3에서 pH=5 이하의 매우 낮은 pH에서는 단백질의 침전이 매우 많이 생성됨을 알 수 있었다.
- 또한 최고점 이하의 pH에서 CaCl2가 MgCl2보다 더 높은 가용화 효율을 보인 반면에 최고점 이상의 pH에서는 MgCb가 더 높은 가용화 효율을 보였다. 이는 최고점 이하의 pH에서 CaCl2가 MgCl2보다 단백질과 계면활성제 사이의 상호 작용하는 인력이 더 크기 때문이다.
- 그림 1은 수용액 상의 염의 종류와 pH 변화에 따른 단백질 가용화의 영향을 나타내었다. 모든 염들은 최고의 가용화 효율을 나타내는 점을 나타내었다. 특히 비교적 크기가 작은 단백질들을 다룬 기존의 실험들에서 음이온 계면활성제의 경우 등전점 이하의 pH에서 매우 좋은 가용화 효율을 보이는 반면, 분자량이 매우 크고 나선형의 구조를 가지는 BSA의 경우에는 등전점 이하의 pH에서 상호 작용하는 힘보다 등전점 이상에서 작용하는 힘이 더 크게 작용함을 알 수 있다.
- 그러므로 실제로는 등전점 이상의 pH에서 단백질이 효과적으로 추출됨을 알 수 있다. 본 연구의 결과에서 1:1 염의 경우 매우 좁은 pH 영역에서 최고점의 가용화 효율을 보였다. 즉, KCl의 경우 pH=5, NaCl의 경우 pH=5.
- 본 연구에서는 20℃에서 음이온 계면활성제인 A0T와 isooctane으로부터 형성된 reverse micelle을 이용하여 수용액상에 녹아있는 BSA인 모델 단백질을 분리하는 실험을 행하였다. 염의 농도가 0.1M에서 최고가용화 효율은 KCl, NaCl, MgCl2 그리고 CaCl2의 경우 각각 pH=5, 5.5, 7, 5 근처임을 알 수 있었다. 또한 매우 낮은 염농도에서는 가용화는 일어나지 못하고 계면 이 혼탁한 현상을 보였다.
후속연구
- 이는 이온강도가 증가함에 따라 AOT친화력은 유기 액상에 호의적으로 변함을 알 수 있다. 본 연구의 실험에서도 이런 이유로 매우 낮은 염 농도에서 수용액 상의 혼탁 현상을 경험하였으며 더 이상 액-액 상 분리 실험을 수행할 수 없었다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.