प्रोटीन का समविभव बिंदु (pI) क्या है?

परिभाषा

समविभव बिंदु, pI, वह pH है जिस पर प्रोटीन पर कोई शुद्ध विद्युत आवेश नहीं होता। अपने pI से नीचे प्रोटीन धनात्मक आवेशित होता है, क्योंकि उसके क्षारीय समूह प्रोटोनित होते हैं; ऊपर यह ऋणात्मक होता है, क्योंकि अम्लीय समूह अपने प्रोटॉन खो चुके होते हैं।

आवेश कहाँ से आता है

सात पार्श्व शृंखलाएँ और शृंखला के दोनों सिरे pH के साथ आवेश बदलते हैं। हर एक का एक pKa होता है, वह pH जिस पर वह आधा आवेशित होता है। अनुमानित मान:

• अम्लीय (अपने pKa से ऊपर ऋणात्मक): C-सिरा (लगभग 3.5), एस्पार्टेट (3.9), ग्लूटामेट (4.1), सिस्टीन (8.3), टायरोसिन (10.1)।
• क्षारीय (अपने pKa से नीचे धनात्मक): हिस्टिडीन (6.0), N-सिरा (लगभग 8.0), लाइसिन (10.5), आर्जिनिन (12.5)।

सटीक pKa मान तालिकाओं (EMBOSS, Lehninger, Bjellqvist) के बीच अलग-अलग हैं, इसीलिए एक ही अनुक्रम के लिए अलग-अलग टूल थोड़े अलग pI देते हैं।

गणना कैसे होती है

किसी परीक्षण pH के लिए हर समूह का आवेश हेंडरसन-हैसलबाल्च समीकरण से निकाला जाता है: क्षारीय समूह +1 ÷ (1 + 10^{pH − pKa}) और अम्लीय समूह −1 ÷ (1 + 10^{pKa − pH}) का योगदान देता है। पूरे अनुक्रम पर इन्हें जोड़ने से उस pH पर शुद्ध आवेश मिलता है। फिर pH को द्विभाजन से तब तक बदला जाता है जब तक शुद्ध आवेश शून्य न हो जाए। बहुत से लाइसिन और आर्जिनिन वाले प्रोटीन का pI ऊँचा होता है; एस्पार्टेट और ग्लूटामेट से भरपूर प्रोटीन का pI कम।

pI किस काम आता है

• आइसोइलेक्ट्रिक फ़ोकसिंग और 2D जेल: प्रोटीन pH ग्रेडिएंट में अपने pI तक पहुँचकर रुक जाता है।
• आयन एक्सचेंज क्रोमैटोग्राफ़ी: pI से नीचे के pH पर प्रोटीन कैटायन एक्सचेंजर से बँधता है; pI से ऊपर, एनायन एक्सचेंजर से।
• घुलनशीलता: प्रोटीन अपने pI के पास सबसे कम घुलनशील होते हैं, जिसका उपयोग अवक्षेपण में होता है और इसीलिए भंडारण बफ़र pI से कम से कम एक pH इकाई दूर रखे जाते हैं।

गणना करें

प्रोटीन समविभव बिंदु एक या कई अनुक्रमों के लिए pI और आपके चुने किसी भी pH पर शुद्ध आवेश देता है। प्रोटीन आँकड़े अमीनो अम्ल संघटन जोड़ता है, और प्रोटीन आणविक भार डाल्टन में द्रव्यमान।