Zum Mechanismus der Wärmeaggregation globulärer Proteine
Abstract
deZur Beantwortung der Frage des Reaktionsmechanismus der Wärmeaggregation globulärer Proteine in Lösung wurden Proteine mit verschiedenem Gehalt an Disulfid- und Sulfhydrylgruppen in Abhängigkeit von Nettoladung, Ionenstärke und Lösungsmittel-Zusammensetzung untersucht.
Unabhängig von den Schwefelfunktionen aggregieren alle untersuchten Systeme im isoelektrischen Bereich nach einem “Koagulationsmechanismus” auf Grund von Nebenvalenzen, die unter Wiederherstellung des Ausgangspartikelgewichts durch Harnstoffzugabe oder Erhöhung der Nettoladung wieder aufgespalten werden.
Mit zunehmender Nettoladung gehen Aggregationsgeschwindigkeit und stationärer Aggregationsgrad zurück. Hier beweisen die Blockierung der möglichen Aggregationszentren und die Rückführbarkeit der Aggregation durch Disulfidgruppen-spaltende Agentien die Beteiligung einer “SH-SS-Austauschreaktion”. Die auch in diesem Bereich verbleibende partielle Rückführbarkeit durch Harnstoff oder ähnliche Zusätze und die Abhängigkeit des Anteils beider Mechanismen von Aggregationsdauer und -temperatur läßt vermuten, daß der Redoxreaktion Koagulation vorausgeht, wobei Aggregation und Denaturierung parallel zu verlaufen scheinen.
Abstract
enIn order to determine the reaction mechanism of the heat aggregation of globular proteins in solution, selected proteins with different contents of disulfide- and thiol-groups were investigated by light scattering analysis while variating the conditions of pH, ionic strength and the composition of the solvent.
In the region of the isoelectric point all systems investigated aggregate according to a “coagulation mechanism” based on intermolecular forces; high concentrations of urea or increasing net charge give rise to a splitting of the aggregates and lead back to the initial particle weight. In the range of high net charge the aggregation velocity and final aggregation rate are decreased. The fact that it is possible to block the aggregation sites in a more or less specific way and partly to dissolve the aggregates using SS-reducing reagents prove that “SH-SS-exchange” takes place in this case. As the rest of the aggregates is dissolved in 8 M urea no other processes seem to participate in the whole aggregation phenomenon. Quantitatively the proportion of both the mechanisms depends on pH, ionic strength, temperature and duration of aggregation. Generally coagulation may be supposed to be a precursor reaction of the exchange mechanism which probably is based on the primary process of (partial) denaturation.
