圆二色谱(CD)是测定蛋白二级结构常用、快速的溶液态方法之一。远紫外区(190–250 nm)反映肽键手性,可区分
α-螺旋、β-折叠和无规卷曲;近紫外区(250–350 nm)反映芳香族侧链环境,用于三级结构评估。 下面按实验流程梳理关键要点。
一、样品制备
纯度要求:蛋白纯度建议 ≥95%,杂质蛋白、核酸或聚集体会严重干扰信号。
浓度与光程匹配(遵循“浓度 × 光程”匹配原则,使目标波长处吸光度在 0.5–1.0 左右):
远紫外(二级结构):蛋白浓度 0.1–0.5 mg/mL,使用 0.1–0.2 mm 短光程石英比色皿;
近紫外(三级结构):蛋白浓度 ≥1 mg/mL,使用 1–10 mm 光程比色皿。
缓冲体系选择(关键!):
推荐:低浓度磷酸盐(5–25 mM)、硼酸盐、氟化钾等远紫外透明缓冲液;
避免:Tris、咪唑、DTT、β-巯基乙醇、高浓度 NaCl(>50 mM)、甘油、尿素、胍盐、Triton
类去污剂等,它们在远紫外区有强吸收;
氯离子在 200 nm 以下会产生正信号干扰,若必须用盐,优先选 F⁻ 或 SO₄²⁻ 盐。
前处理:测试前 0.22 μm 过滤或离心去除颗粒物,避免光散射;样品和空白缓冲液各备 5 mL 以上。
二、仪器设置与数据采集
开机准备:
通高纯氮气吹扫至少 30 分钟(5–10 L/min),排除氧气和臭氧对 200 nm 以下信号的干扰;
氙灯预热 15–30 分钟,稳定后联机。
推荐参数(远紫外二级结构测定):
波长范围:190–260 nm;
扫描速度:20–100 nm/min;
带宽(Bandwidth):1 nm;
数据积分时间:1–2 秒/点;
重复扫描:至少 3 次取平均;
温度:恒温 20°C(或按需设定)。
基线扣除:必须用与样品完全相同的缓冲液(不含蛋白)在同一比色皿中采集空白谱,从样品谱中扣除。
HT 电压监控:若 HT 信号超过 600 mV,说明样品吸收过强,需降低浓度或缩短光程。
三、数据处理与二级结构拟合
1. 单位换算
将原始椭圆度(mdeg)转换为摩尔椭圆度 [θ]:
[θ]=θobs×100c×l×n[θ]=c×l×nθobs×100其中 c 为摩尔浓度(mol/L),l 为光程(cm),n
为氨基酸残基数。
2. 二级结构拟合算法
常用工具和算法:
CDPro 套件:含 SELCON3、CONTIN、CDSSTR,搭配 SMP56/SP175 参考数据库;
BeStSel:在线平台,对 β-折叠拓扑(平行/反平行)识别更精细,适合抗体和纤维蛋白;
DichroWeb:多算法综合平台,支持多种算法和数据库,界面友好。
拟合结果输出 α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲的相对含量,通常用 NRMSD 评估拟合优度。
来源:网络