Определение
Изоэлектрическая точка, pI, — это pH, при котором белок не несёт суммарного электрического заряда. Ниже своей pI белок заряжен положительно, потому что его основные группы протонированы; выше — отрицательно, потому что его кислотные группы потеряли протоны.
Откуда берётся заряд
Семь боковых цепей и два конца цепи меняют заряд в зависимости от pH. У каждой группы есть pKa — pH, при котором она заряжена наполовину. Приблизительные значения:
- Кислотные (отрицательные выше своего pKa): C-конец (около 3,5), аспартат (3,9), глутамат (4,1), цистеин (8,3), тирозин (10,1).
- Основные (положительные ниже своего pKa): гистидин (6,0), N-конец (около 8,0), лизин (10,5), аргинин (12,5).
Точные значения pKa различаются между таблицами (EMBOSS, Ленинджер, Bjellqvist), поэтому разные инструменты дают для одной последовательности немного разные pI.
Как её рассчитывают
Для пробного pH заряд каждой группы находят по уравнению Хендерсона — Хассельбаха: основная группа даёт +1 ÷ (1 + 10pH − pKa), а кислотная −1 ÷ (1 + 10pKa − pH). Сумма по всей последовательности даёт суммарный заряд при этом pH. Затем pH подбирают делением пополам, пока суммарный заряд не станет нулевым. Белок с большим числом лизинов и аргининов получает высокую pI; богатый аспартатом и глутаматом — низкую.
Для чего нужна pI
- Изоэлектрофокусирование и 2D-гели: белок движется в градиенте pH, пока не дойдёт до своей pI, и там останавливается.
- Ионообменная хроматография: при pH ниже pI белок связывается с катионитом; выше pI — с анионитом.
- Растворимость: белки хуже всего растворимы около своей pI; это используют для осаждения, и поэтому буферы для хранения держат хотя бы на единицу pH дальше от неё.
Рассчитайте
Изоэлектрическая точка белка даёт pI и суммарный заряд при любом выбранном pH для одной или многих последовательностей. Статистика белка добавляет аминокислотный состав, а Молекулярная масса белка — массу в дальтонах.