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粘度計の必要性とは? 多角度光散乱(MALS)は絶対分子量測定に必須か? 図. ゲル濾過クロマトグラフィー 使用例. マルバーン・パナリティカルのマルチ検出器GPC/SECシステム OMNISEC 図.マルチ検出器GPC/SECシステムでの測定イメージ さまざまなGPC評価方法 1. 一般的なGPC評価:分子量情報・濃度を基準にしたConventional 法(相対分子量) 一般的なGPCシステムでは、濃度を算出できるRI(示差屈折率)検出器やUV(紫外吸光)検出器を用いて、各時間に溶出してきた資料濃度から較正曲線(検量線)を作成し、分子量を算出します。 この方法は、まず分子量が既知である標準試料(ポリスチレンやプルランなど)をいくつか測定します。そのときの各条件(溶媒、カラムの種類・本数、流量、温度)における分子量と溶出時間(体積)の較正曲線(検量線)を作成します。続いて、同条件で調整した未知試料を測定し、各溶出時間(Retention Time:体積)と較正曲線(Conventional Calibration Curve)から分子量を算出します。 この方法によって求められた分子量は標準試料を相対的に比較することから、"相対分子量(Relative Molecular Weight)"と呼ばれます。 図2.Conventional Calibration Curve 2.
6 cm × 高さ 60 cm AKTAexplorer 10S(GE Healthcare) タンパク質低吸着シリンジフィルター (例)MILLEX-GV Syringe Driven Filter Unit フィルター材質:親水性 PVDF フィルター孔径:0. 22 μm フィルター直径:33 mm(MILLIPORE) バッファー用メンブレンフィルターユニット (例)Vaccuum Driven Disposable Filtration System フィルター孔径:0. 22 μm 容量:1000 ml(IWAKI) 1)ランニングバッファーの準備 AKTAexplorer を用いた実験では共通していえることだが、用いるものすべてをフィルターにかけて小さな埃などを除いておいたほうがよい。AKTAexplorer を用いた解析は非常に流路が狭く高圧下で行なうため、このような埃が AKTAexplorer 内のフィルターやカラムトップのフィルターを詰まらせ圧を上昇させる原因となる。そこでまず、ランニングバッファーとして用いるバッファーを 0. ゲルろ過クロマトグラフィー担体選択のポイント. 22 μm のフィルターにかける。さらに気泡が流路に流れ込むと解析の波形を大きく歪ませるので、バッファーを脱気する必要がある。脱気は丁寧に行なうと時間がかかるため、われわれの研究室ではバキュームポンプを用いてフィルターをかけた後にそのまま10分程度吸引し続けることで簡易的な脱気を行なっている。試料となるタンパク質の安定性を考慮してゲル濾過を4℃の冷却状態で行なうため、バッファーを冷却しておく。 ランニングバッファーの一例 20 mM Potassium phosphate(pH 8. 0) 1 M NaCl 1 10% glycerol 5 mM 2-mercaptoethanol 2)カラムの平衡化 冷却したバッファーを温めることなくカラムに流す。この際の流速は、限界圧の 0. 3 MPa を超えなければ 4. 4 ml/min まで流速をあげても問題ない。しかし、実際に 1 ml/min 以上ではほとんど流したことはない。280 nm での吸光度の測定値が安定し、pH 及び塩濃度がランニングバッファーと等しくなるまでバッファーを流し、カラムを平衡化する(1. 2 CV~1. 5 CV 2 のバッファーを流している)。平衡化には流速 1 ml/min だった場合、約6時間半かかることになる。よって実際にサンプルを添加する前日に平衡化を行なっておくとよい。 3)サンプルの添加 使用する担体にも依存するが、ベッド体積の0.
79値のタンパク質である。 Superdex 200 HR10/30(GE Healthcare) 直径 1 cm × 高さ 30 cm (例)MILLEX-GV Syringe Driven Filter Unit フィルター材質:親水性 PVDF フィルター孔径:0. 22 μm フィルター直径:4 mm(MILLIPORE) (例)Vaccuum Driven Disposable Filtration System フィルター孔径:0. 22 μm 容量:500 ml(IWAKI) 1)カラムの平衡化 上述した方法と同様、まず 1. 2 CV のランニングバッファーを用いてカラムを平衡化する(流速 0. 5 ml/min で約1時間)。分子量を測定する際には、サンプルの溶けているバッファーと同様の組成のバッファーをランニングバッファーとして用いる。また、1 ml のサンプルループを接続し、蒸留水でよく洗浄した後に、サンプルループ内もランニングバッファーに平衡化しておく。 20 mM Sodium Phosphate(pH 7. ゲル濾過クロマトグラフィー(Gel Permeation Chromatography: GPC)・サイズ排除クロマトグラフィー(Size Exclusion Chromatography: SEC)｜高分子分析の原理・技術と装置メーカーリスト. 2) 150 mM NaCl 0. 1 mM EDTA 2 mM 2-mercaptoethanol 2)排除体積の決定と標準タンンパク質の溶出 排除体積を測定するために Blue Dextran 2000 を用いる。まず、Blue Dextran 2000(1 mg/ml, 300 μl)をランニングバッファーに溶解する。0. 22 μM のフィルターにかけて不溶解物を除く。サンプルループに 250 μl のサンプルを添加し、1. 2 CV のランニングバッファーによりサンプルを溶出する。この際、サンプルの添加量(empty loop)は 1 ml に設定する。溶出終了後、再び 1. 2 CV のランニングバッファーを用いてカラムを平衡化する。 次に、 Thyroglobulin 2 mg/ml MW 669, 000 Catalase 5 mg/ml MW 232, 000 Albumin 7 mg/ml MW 67, 000 Chymotrypsinogen A 3 mg/ml MW 25, 000 (MW = Molecular Weight) を 300 μl のランニングバッファーに溶解し、フィルターにかけて不溶解物を除く。サンプルループに 250 μl のサンプルを添加し、先程と同様の方法でサンプルを溶出する。この際、流速も同じ速さにする。溶出終了後、再び 1.
0037"となり、ほぼ0°と近似できるので、7°の散乱光を0°と近似してそのまま使用可能です。 図6.LALSとMALSのアプローチ この散乱光の角度依存性ですが、全ての分子で起きるわけではありません。小さな分子(半径10~15 nm以下)では、散乱する箇所が1点になり"等方散乱"になります。この領域では、散乱光量も小さくなります。したがって、ノイズレベルの低い(S/N比が高い)散乱光の検出が必要になります。 一般に、光源に近いほどノイズは大きくなりますので、ノイズを小さくするには光源から一番遠い距離である垂直(90°)の位置で散乱光を検出すればS/N比の高い散乱光が得られます。このアプローチをRALS(Right Angle Light Scattering)と呼んでおり、MALSにもこの90°の位置に検出器が必ず配置されています。 図7.等方散乱とRALSのイメージ 3-2. MALSの課題 MALSは、多角度の検出が可能であり、高分子の光散乱角度の角度依存性を検証する研究などいった基礎研究には非常に有用です。しかし、原理上、絶対分子量を求める用途であるなら、多角度は必要ない場合があります。この場合、光散乱検出器は、"検出器の数=価格"になりますので、検出器数が多く搭載されているMALS検出システムは、先に述べた基礎研究の用途に使用しない場合、装置投資に見合う有用な活用方法が見出せない可能性があります。 3-3. LALS/RALSを採用したマルバーン・パナリティカルの光散乱検出器 このようなことから、弊社GPC/SECシステム中の光散乱検出器は、絶対分子量を求める用途には多角度の検出器(MALS)ではなく、信号強度の強いLALSとノイズレベルの低いRALSを用いた2角度検出器である「LALS/RALS検出器」を1次採用しています。このため、研究に必要な情報を必要な投資量の構成で達成し、お客様の生産性を向上させるための選択手段が広がります。 GPCのアプリケーション事例 1. 分岐度などの類推 NMRなどの大型装置を使うことなく、RI検出器、光散乱検出器、粘度検出器を用いると、Mark-Houwink桜田プロットが作成できます。これにより、分子の構造(分岐度合い、分岐数)を評価する事が可能です。 図.Mark-Houwink桜田プロット 2. 分子量の精密分析 RI検出器、UV検出器、光散乱検出器を用いれば、2種類の組成からなるコポリマーの解析や、タンパク質とミセルの複合体の解析が可能です。 図.膜タンパク質(タンパク質・ミセル複合体)の解析事例