정의
등전점 pI는 단백질의 순 전하가 0이 되는 pH입니다. pI보다 낮은 pH에서는 염기성 기가 양성자화되어 단백질이 양전하를 띠고, pI보다 높은 pH에서는 산성 기가 양성자를 잃어 음전하를 띱니다.
전하는 어디서 오나
7종의 곁사슬과 사슬 양 끝이 pH에 따라 전하를 바꿉니다. 각각 절반이 하전되는 pH인 pKa가 있습니다. 대략적인 값:
- 산성 (pKa 위에서 음전하): C 말단(약 3.5), 아스파르트산(3.9), 글루탐산(4.1), 시스테인(8.3), 티로신(10.1).
- 염기성 (pKa 아래에서 양전하): 히스티딘(6.0), N 말단(약 8.0), 라이신(10.5), 아르기닌(12.5).
정확한 pKa 값은 표(EMBOSS, Lehninger, Bjellqvist)마다 달라서, 같은 서열이라도 도구에 따라 pI가 조금씩 다르게 나옵니다.
계산 방법
시험 pH에 대해 각 기의 전하를 헨더슨-하셀발흐 식으로 구합니다. 염기성 기는 +1 ÷ (1 + 10pH − pKa), 산성 기는 −1 ÷ (1 + 10pKa − pH)를 기여합니다. 서열 전체에 대해 더하면 그 pH에서의 순 전하가 됩니다. 그다음 이분법으로 pH를 조정해 순 전하가 0이 되는 점을 찾습니다. 라이신과 아르기닌이 많은 단백질은 pI가 높고, 아스파르트산과 글루탐산이 많은 단백질은 pI가 낮습니다.
pI의 쓰임
- 등전점 전기영동과 2D 젤: 단백질은 pH 기울기 속을 자기 pI에 이를 때까지 이동한 뒤 멈춥니다.
- 이온 교환 크로마토그래피: pI보다 낮은 pH에서는 양이온 교환체에, 높은 pH에서는 음이온 교환체에 결합합니다.
- 용해도: 단백질은 pI 근처에서 가장 잘 녹지 않습니다. 침전에 이용되며, 보관 완충액을 pI에서 적어도 1 pH 단위 떨어뜨리는 이유이기도 합니다.
계산하기
단백질 등전점은 서열 하나 또는 여러 개의 pI와 원하는 pH에서의 순 전하를 구합니다. 단백질 통계는 아미노산 조성을, 단백질 분자량은 돌턴 단위 질량을 더해 줍니다.