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Fällung von Proteinen

Die Fällung von Proteinen

Obwohl Proteine schon seit mehr als 100 Jahren bekannt sind, weiß man erst seit einigen Jahren, wie sich Proteine in wässrigen Lösungen verhalten. Lange glaubte man z.B., dass Proteine in Lösung aus kolloidalen Micellen mit variablen molekularen Massen bestehen. Noch 1916 bestritt Emil Fischer (der sich vor allem mit der Untersuchung von Biomolekülen befasste), dass die molekulare Masse von Proteinen überhaupt größer als 500 Da sein könnte. Das Verhalten von Proteinen in wässriger Lösung hängt von der Art des Lösungsmittels ab, denn in Gegenwart von Salzen, Säuren oder Laugen ändert sich das Löslichkeitsverhalten der Proteine stark. Viele Methoden zur Trennung von Proteinen machen sich diese Eigenschaft zunutze, so z.B. bei der Fällung von Proteinen aus einer Lösung oder bei verschiedenen chromatographischen Verfahren.

Die Stabilität eines Proteins in Lösung ist stark abhängig von der Temperatur, dem pH-Wert, den dielektrischen Eigenschaften und der Ionenstärke des Lösungsmittels. Jedes Protein hat eine charakteristische Aminosäure-Zusammensetzung, die die Ladung auf der Oberfläche und damit auch die Eigenschaften dieses Proteins als Elektrolyt beeinflusst. Manche Proteine präzipitieren aus einer Lösung unter Bedingungen aus, bei denen andere Proteine noch in Lösung bleiben. Auf diesem Effekt beruht die selektive Fällung als ein Verfahren zur Aufreinigung von Proteinen.

Wird ein Protein bei der Fällung entfaltet, kommt es häufig zu einer irreversiblen Denaturierung des Proteins. Viele der hier beschriebenen Verfahren führen nicht oder nur unter Umständen zur Denaturierung, d. h., Sekundär- und Tertiärstuktur bleiben intakt und das Protein verliert seine Aktivität nicht. Die Grenzen sind aber fließend, vor allem bei der Fällung mit organischen Lösungsmitteln. Nicht alle Proteine lassen sich ohne Aktivitätsverlust mit diesen Lösungsmitteln fällen.

Proteine können auf verschiedene Art in ihrer nativen Form gefällt werden:

  • Fällung durch Aussalzen
  • isoelektrische Fällung (Fällung am IEP)
  • Fällung mit organischen Lösungsmitteln
  • Co-Präzipitation
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