투석을 이용한 단백질 정제 (Dialysis (Protein Purification))
쉽게 풀면
정제된 단백질 용액에는 정제 과정에서 사용한 소금이나 이미다졸 같은 작은 분자들이 섞여 있는 경우가 많다. 투석막은 눈에 보이지 않는 미세한 구멍이 뚫려 있어 크기가 작은 분자는 자유롭게 드나들지만 크기가 큰 단백질은 통과하지 못한다. 이 막으로 만든 주머니에 단백질 용액을 넣고 원하는 완충액 속에 담가두면, 작은 분자들은 농도 차이를 따라 서서히 막 밖으로 빠져나가고 단백질은 그대로 안에 남아 원하는 완충액으로 자연스럽게 교체된다.
왜 중요한가
정제된 단백질에 남은 이미다졸, 고농도 염, 변성제 등은 이후 효소 활성 측정, 결정화, 세포 실험, 구조 분석 등에서 실험 결과를 왜곡시킬 수 있기 때문에, 투석을 통한 완충액 교체는 정제 프로토콜의 마지막 단계로서 논문 방법 섹션에 자주 명시됩니다. 특히 히스티딘 태그 친화크로마토그래피처럼 고농도 이미다졸을 사용하는 정제법 뒤에는 투석이 사실상 필수적인 후속 단계로 취급됩니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
단백질 정제 과정에서 섞여 있던 작은 화학물질을 막을 통해 서서히 빼내고 완충액을 바꿨다는 뜻이다.
단백질을 급격히 원래 형태로 되돌리는 대신 투석으로 변성제 농도를 서서히 낮춰 자연스러운 접힘을 유도했다는 뜻이다.
이후 진행할 효소 활성 실험이 염 농도에 영향받지 않도록 투석으로 시료 환경을 미리 정리했다는 의미이다.
조금 더 깊게 보면
투석 효율은 막의 분자량 컷오프, 투석 시간, 바깥 완충액의 부피와 교체 횟수에 좌우되며, 일반적으로 바깥 완충액을 1~2회 새것으로 교체하며 진행하면 남은 작은 분자의 농도를 충분히 낮출 수 있다고 알려져 있습니다. 재접힘(refolding)을 목적으로 할 때는 변성제 농도를 단계적으로 낮추는 순차적 투석이 흔히 쓰이는데, 이는 급격한 환경 변화로 인한 단백질 응집을 막기 위한 방법입니다.
주의할 점
작은 분자를 확산으로 천천히 제거하는 방식이라 시간이 오래 걸리며, 빠르게 처리하려면 원심 필터 방식의 농축·완충액 교체 장치를 대신 쓰기도 한다.