Proteinfällung und Reinigung Allgemein

Wenn man Proteine reinigen oder trennen möchte, muss man meistens zuerst eine Proteinfällung durchführen.
Unter Proteinreinigung beziehungsweise Proteinaufreinigung, versteht man den Vorgang aus einem Proteingemisch, eines oder mehrere Proteine anzureichern und somit die Lösung von nicht erwünschten Stoffen zu reinigen. Es gibt viele verschiedene Arten um Proteine anzureichern, ihre jeweilige Effizienz und ihre Effektivität unterscheidet sie dabei voneinander. Generell kann man bei Proteinen nie die Reinheit an sich prüfen, sondern lediglich eine Unreinheit feststellen. Die Gründe für eine Proteinreinigung sind breit gefächert.

• Analyse der Struktur
• Analyse der enzymatischen Eigenschaften
• Identifizierung von Fremd-Eiweiß beziehungsweise Differenzierung
• Einsatz als Reagenz in Biotechnologie und Diagnostik
• Einsatz als Therapeutikum (Insulin, Wachstumshormon, Albumin, Gerinnungsfaktor, Immunglobuline,..)

Proteinfällung und Grobtrennung von Proteinen

Allgemeines zur Denaturierung
Unter Denaturierung bezeichnet man eine strukturelle Veränderung der Proteine, die meistens dazu führt, dass Proteine ihre bestimmte Funktion verlieren. Die durch chemische oder physikalische Einflüsse hervorgerufene Veränderung der Proteinstruktur, erfolgt ohne Auswirkungen auf die Aminosäurensequenz (=Primärstruktur). Stattdessen wird die Sekundär- und Tertiärstruktur (in weiterer Folge somit evtl. auch die Quartärstruktur) beeinflusst. Dieser Vorgang ist meist nicht wieder umkehrbar (irreversibel). Wird die Proteinstruktur jedoch nur leicht beschädigt, ist es auch möglich, dass die Denaturierung reversibel und somit umkehrbar ist.

Gründe der Proteinfällung
Die Fällung der Proteine nennt man auch Präzipitation und dient hauptsächlich zur Reinigung von Proteinen um sie anschließend charakterisieren zu können. Die Stabilität von Proteinen, wenn sie sich in Lösung befinden hängt von mehreren Faktoren ab. So spielen die Temperatur, der pH-Wert, die dielektrischen Eigenschaften und die Ionenstärke des Lösungsmittels eine wichtige Rolle. Jedes Protein besitzt eine für sich charakteristische Aminosäuren-Zusammensetzung, die ausschlaggebend für die Ladung und somit auch für die Eigenschaften des Proteins ist. Aufgrund der verschiedenen Eigenschaften, lassen sich bestimmte Proteine aus Lösungen fällen, während andere noch gelöst vorliegen.

Bei der Grobtrennung werden die Proteine nach ihrem unterschiedlichen Lösungsverhalten voneinander getrennt, beziehungsweise ausgefällt. Des weiterem gelingt es durch die Grobtrennung Proteine aufzukonzentrieren und von eventuellen
Kontaminationen zu befreien.

Chemische Fällungsmethoden:
Fällungsmethoden, die auf Zusatz von Chemikalien beruhen, können sowohl reversibel (=umkehrbar) als auch irreversibel (=nicht umkehrbar) sein.
Physikalische Fällungsmehtoden:
Im Gegensatz zu chemischen Methoden sind Fällungen durch physikalische Einflüsse ausschließlich irreversibel und somit nicht wieder umkehrbar. Es erfolgt eine Zerstörung der Proteinstruktur.
Entsalzen und Konzentrieren:
Diese Vorgänge dienen hauptsächlich zur Aufkonzentration und zur Reinigung von Proteingemischen um sie anschließend analysieren zu können.