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TCEP鹽酸鹽,即三(2-羰基乙基)磷鹽酸鹽(結構見圖1),是三價磷系衍生物中作用最優的。它是一種無色、無味、易溶于水的弱還原性物質,在水中溶解度能達到310mg/mL。其在空氣和水溶液中具有較高的穩定性,受溫度和濃度的影響小。TCEP是一種極為合適的二硫鍵還原試劑(還原原理見圖1),對還原二硫鍵選擇性極強,除半胱氨酸外,幾乎沒有與其它氨基酸的副反應,并且能在更寬的pH值范圍包括酸性條件(pH值3)下使用,從而有效減少酰胺鍵的水解。TCEP的反應活性溫和、易溶、毒性小,且更容易操作,在酸性、堿性溶液中的穩定性都很好。而且其還原能力比DTT強,比DTT更穩定,它的作用可以維持2~3周,是公認的DTT(二硫代蘇糖醇)的一種良好替代物。
圖1.TCEP鹽酸鹽化學結構
圖2.TCEP鹽酸鹽還原二硫鍵原理
TCEP鹽酸鹽分子量286.65,在水中溶解度為310g/L,對應的摩爾濃度為1.08mol/L。由于是鹽酸鹽結構,其在各個PH值的水溶液條件下都有很好的溶解度,配制各種濃度的水溶液非常方便。TCEP鹽酸鹽在常規的有機溶劑如甲醇、乙醇中溶解度都非常小。
TCEP鹽酸鹽在酸性、堿性水溶液中都相對穩定。TCEP鹽酸鹽直接溶于水后,水溶液的PH值大概為2.5。研究表明:將TCEP鹽酸配置成100mMol/L的鹽酸、氫氧化鈉或其他類型的緩沖溶液時,溶液室溫保存24h后(緩沖液清單見下表1),有效成分幾乎沒有減少。幾周后檢測,僅僅有約20%的TCEP鹽酸鹽被氧化失效。
相對于DTT,TCEP鹽酸鹽可以在較寬的PH范圍內還原二硫鍵[1]。實驗表明,其在PH=1.5-9.0范圍內,只需要30秒就可以將二硫二吡啶徹底還原。如果PH>9.0,只有50%的二硫二吡啶被還原。相對于DTT,在溶液PH<8.0時,TCEP鹽酸鹽的還原性更強,其甚至可以還原氧化態的DTT。
一般情況下,使用相對過量的TCEP鹽酸鹽,5-50mMol/L的濃度幾分鐘就可以在室溫條件下將多肽或蛋白中的二硫鍵徹底還原。Han試驗表明,使用30uMol/L濃度的TCEP鹽酸鹽,在PH=1.5-8.5范圍內,大約40分鐘內可以將二硫二吡啶徹底還原。如果僅使用等當量的TCEP鹽酸鹽,徹底還原需要的時間會更長。Mery報道使用1:1當量的TCEP鹽酸鹽徹底還原二硫鍵的大概時間為1小時。
(1)因為TCEP鹽酸中不包含硫的結構,其還原反應液不需要進行額外的提純,可以直接用于含有馬來酰亞胺或交聯試劑的溶液。一般情況下,TCEP鹽酸鹽濃度小于10-20mMol/L可以直接用于含有馬來酰亞胺的化學反應。
(2)50mMol/L的TCEP鹽酸鹽溶液可以作為DTT或者2-巰基乙醇替代試劑,但是TCEP鹽酸需要在溶液中才能發揮作用,所以它不適合用于等電聚焦電泳(IEF)。
(3)當涉及到在免疫球蛋白鉸鏈區還原二硫鍵進行的抗體標記,需同時還原重鏈和輕鏈的操作時。這類特殊還原操作一般使用2-巰基乙胺。Blauenstein證實了TCEP鹽酸鹽也可以用于以上特殊的還原操作。將3.8-4.0mMol/L的TCEP鹽酸鹽溶液加入到10mg/ml的免疫球蛋白于0.1mol/L磷酸鹽緩沖溶液中,緩沖溶液PH大約4.6-7.5,室溫20-30分鐘就可以將二硫鍵還原,通過脫鹽柱可以去除TCEP鹽酸鹽還原副產物。
[1].Levison, M.E., et al. (1969). Reduction of biological substances bywater-soluble phosphines: Gamma-globulin. Experentia25:126-7.
[2].Han, J.C., et al. (1994). A procedure for quantitative determination oftris(2-carboxyethyl)phosphine, an odorless reducing agent more stable andeffective than dithiothreitol. AnalBiochem220:5-10.
[3].Mery, J., et al. (1993). Disulfide linkage to polyacrylic resin for automatedFmoc peptide synthesis. Immunochemical applications of peptide resins andmercaptoamide peptides. Int J PeptideProtein Res42:44-52.
[4].Blauenstein, P., et al. (1995). Experience with theiodine-123 and technetium-99m labeled anti-granulocyte antibody Mab47: acomparison of labeling methods. Eur JNuclear Med22:690-8.