Efek aditif asam amino pada kelarutan protein – wawasan dari desorpsi dan spektrometri massa ionisasi elektrospray langsung

Asam amino alami telah banyak digunakan sebagai aditif untuk meningkatkan kelarutan protein dan menghambat agregasi. Pada penelitian ini, perbaikan intensitas sinyal protein diperoleh dengan penambahan L-serin, dan analog struktural, ke pelarut semprot spektrometri massa ionisasi elektrospray desorpsi (DESI-MS) diukur. Hasilnya ditafsirkan di tangan mekanisme yang diusulkan efek aditif larutan pada kelarutan protein dan pembubaran. DESI-MS memungkinkan proses-proses ini dipelajari secara efisien menggunakan konsentrasi aditif encer dan sejumlah kecil protein, keuntungan yang mewakili manfaat nyata dibandingkan dengan metode klasik untuk mempelajari stabilitas dan agregasi protein. Kami menunjukkan bahwa serin secara signifikan meningkatkan sinyal protein dalam DESI-MS ketika protein asli sedang berlangsung selama proses pembubaran dengan sistem pelarut asam (P-nilai = 0,0001), atau dengan amonium bikarbonat dalam kondisi denaturasi untuk protein dengan titik isoelektrik tinggi (P-nilai = 0,001). Kami menetapkan bahwa peningkatan serupa dalam sinyal protein tidak dapat diamati dengan ESI-MS langsung, dan oleh karena itu peningkatan yang diamati tidak terkait dengan proses ionisasi atau perubahan sifat fisik larutan curah. Pentingnya keberadaan serin selama perubahan konformasi protein saat mengalami pembubaran ditunjukkan melalui perbandingan antara analisis protein yang disimpan dalam keadaan asli atau tidak dilipat dan dengan menggunakan pelarut desorpsi yang mempertahankan dan mendenaturasi keadaan asli. Kami berhipotesis bahwa langsung, interaksi non-kovalen yang melibatkan ketiga kelompok fungsional serin terlibat dalam efek menguntungkan pada kelarutan dan pembubaran protein. Bukti pendukung untuk interaksi langsung termasuk pengurangan kemanjuran dengan D-serin atau campuran rasemat, menunjukkan efek sifat fisik larutan non-massal; ketidakpekaan terhadap jenis permukaan sampel atau penempatan relatif penambahan serin; dan pengurangan efikasi dengan modifikasi apapun pada struktur serin, terutama gugus fungsi karboksil. Hipotesis alternatif, juga didukung oleh beberapa pengamatan kami, dapat melibatkan peran gugus serin dalam mekanisme peningkatan kelarutan. Studi kami menunjukkan kemampuan DESI-MS bersama dengan eksperimen ESI-MS pelengkap sebagai alat baru untuk memahami kelarutan dan pembubaran protein dan menyelidiki mekanisme aksi aditif penambah kelarutan.