二硫鍵測定

蛋白質依靠正確的二硫鍵鍵合維持其三級結構和生物活性。

如果二硫鍵被還原或交換，則蛋白質會失去天然三級結構和生物活性。

HPLC保留值取決于蛋白質“疏水腳”的大小（圖41），它會受到三級結構的影響。

二硫鍵的改變通常會使“疏水腳”增大，從而使蛋白質在反相HPLC中的保留值增大。

圖42中，天然白細胞介素II的出峰遠遠早于被還原的白細胞介素II，這是由于當二硫鍵被還原時，蛋白質的三級結構發生了改變。

圖41. 蛋白質保留值取決于“疏水腳”的大小。被還原的二硫鍵會使蛋白結構發生部分變性，這將增大“疏水腳”和反相保留值。

圖42. 隨著二硫鍵的還原，白細胞介素II的“疏水腳”會增大，從而增加蛋白質在反相HPLC上的保留值。

條件

色譜柱：C18 寬孔柱， 4.6 x 250 毫米

流動相：44.5%~50.8% 乙腈，以2 ml/min的流速進行90分鐘的梯度洗脫

樣品：白細胞介素II突變蛋白質

圖43. 對二硫鍵合正常和發生二硫鍵交換的類胰島素生長因子的分離。

條件

色譜柱：C4 寬孔柱， 4.6 x 250 毫米

流動相：20~38% 乙腈：異丙醇（88:12）—0.1% TFA體系，梯度洗脫，27分鐘。

即使是細微的二硫鍵改變也足以對疏水腳產生影響，從而改變保留值。
天然類胰島素生長因子（IGF）的Cys52和Cys47以及Cys48和Cys6之間都有二硫鍵（圖43A紅色部分所示）。
經過36小時的空氣氧化，一些IGF蛋白分子內出現了二硫鍵交換，變成了Cys52和Cys48以及Cys47和Cys6間的二硫鍵鍵合（圖43A藍色部分）。
發生了二硫鍵交換的IGF比天然IGF出峰晚（圖43），表明了疏水腳的增大。
天然蛋白的反相色譜法通常以反相保留值的變化揭示二硫鍵或蛋白三級結構的改變。
 

在蛋白酶水解蛋白過程中（通過省去DTT和羧甲基化過程），如果二硫鍵未被還原，則肽圖中仍會包含二硫鍵合的二肽。
分別比較二硫鍵未還原和還原的肽圖能夠確定二硫鍵的位置。
在二硫鍵還原和未還原條件下水解白細胞介素II，通過RP-HPLC法得到兩種水解產物的肽圖（圖44）。
圖44A中，以T7+T10標記出的肽是一種二硫鍵合的二肽。
在二硫鍵被還原的條件下得到的肽圖顯示了兩種肽，分別為T7和T10（圖44B）。
這證實了二硫鍵存在于這兩種肽之間。
監測蛋白質水解產物肽能夠確定各個二硫鍵在蛋白質中的位置。
如果一個胰蛋白酶肽段內存在兩個半胱氨酸，則必須利用另一種蛋白酶確定參與到二硫鍵中的半胱氨酸。

通常將肽圖分析和質譜法聯用確定二硫鍵的位置和狀態。

圖44. 分別比較二硫鍵未還原（A圖）和還原（B圖）情況下白細胞介素II的肽圖。

條件

色譜柱：C18 寬孔柱， 4.6 x 250 毫米

流動相：5~80% 乙腈—0.1% TFA體系，混合梯度洗脫，99分鐘。

樣品：

A二硫鍵未還原情況下白細胞介素II的肽圖。

B二硫鍵還原情況下白細胞介素II的肽圖。