일반화학실험 | MALDI-TOF 펩타이드 질량 분석

 

 

 

TIP

 

 

본 실험에서는 주어진 단백질을 트립신으로 가수분해하고 얻어진 펩타이드들의 질량을 측정하여 단백질 lysozyme, bovine serum albumin(BSA), ovalbumin 3가지 중에서 어느 것인지 알아내는 실험을 통하여 펩타이드 질량으로부터 단백질을 동정하는 방법, 그리고 단백질이나 펩타이드 분자량 측정에 사용되는 MALDI-TOF MS 방법의 원리와 기기 사용법을 배운다.

 

 

 

 

프로테오믹스

우리가 생명을 유지하고 대물림을 하기 위해 꼭 해야 하는 일을 몇 가지만 든다고 하면 먹은 음식의 소화, 산소의 운송, ATP의 생산, DNA의 복제, 근육세포의 생산, 세포막을 통한 물질의 이동, 활성산소의 분해 등 우선 순위를 가리기 힘든 중요한 일이 한 두 가지가 아니다. 그 중 많은 부분이 체온에서 생체 활동이 가능하도록 반응 속도를 증가시켜주는 촉매작용을 통해 일어난다.

 

생명에 핵심적인 화합물에는 물, 포도당, ATP, 지방산, 아미노산 같은 비교적 분자량이 작은 화합물들과 아울러 녹말, DNA, 단백질 같은 고분자도 있는데, 그 중에서 생체의 촉매는 단백질이라는 고분자 화합물이다. 이처럼 단백질은 생명에 대단히 중요한 (primary) 물질이다. 그래서 19세기 스웨덴의 화학자 베르셀리우스(Berzelius)는 이 물질을 protein이라고 이름지었다. 원자 내부에서 핵심적 위치를 차지하는 양성자가 proton이라고 불리는 것과 일맥상통한다. 사실 DNA의 유전정보는 단백질을 만들기 위한 정보라고 볼 수 있다.

 

어느 시점에 어느 세포에서 발현되는 단백질의 총체, 즉 프로테옴(proteome)의 프로파일을 얻는 새로운 연구 분야를 프로테오믹스라고 한다. Human Genome Project의 완결로 유전체학이 성숙 단계에 이르면서 새롭게 각광을 받고 있는 프로테오믹스는 지금까지 알려지지 않은 생물학적 문제들의 근본적인 이해와 아울러 질병 메커니즘의 파악을 통하여 질병의 진단과 치료의 새로운 길을 열어줄 것으로 기대되고 있다.

 

프로테오믹스에는 특정 세포에 들어있는 단백질의 종류를 조사하는 profile proteomics, 관심있는 단백질의 기능을 연구하는 functional proteomics, 단백질의 기능을 구조와 관련지어 연구하는 structural proteomics의 세 가지 요소가 있는데 현재 초기 단계에 있는 프로테오믹스 연구의 첫 번 과제는 세포의 분화, 성장, 노화, 암세포로의 전이 등 어느 특수한 환경에서 발현되는 프로테옴의 프로파일을 얻는 일이 우선이다.

 

 

실험 방법

1. 실험 과정

1) 마이크로 피펫으로 1 ㎎/㎖ 단백질 용액 50 μL를 취하여 90℃ heating block에서 10분간 열처리하여 단백질의 가수분해가 잘 되도록 변성(denature)한다.

 

2) 열처리한 단백질 용액에 트립신 용액(trypsin 0.1 ㎎/10mM ammonium bicarbonate 1mL) 50 μL를 가하고, 37℃ heating block에서 10분 정도 가수분해한다.

 

3) 위의 단백질을 트립신으로 가수분해한 펩타이드 용액 (tryptic digest) 10 ㎕에 메이트릭스 용액 (CHCA matri× 10 ㎎/0.1% trifluoroacetic acid in 1mL of ACN : H₂O = 6:4) 10㎕를 가하고 섞어 준다.

 

4) 이 혼합 용액 1 ㎕를 sample plate의 특정한 위치에 loading 한다.

 

5) loading이 끝나면 시료를 질량분석 한다. 질량분석기를 사용하는 것을 지켜보면서 원리와 과정을 익히고, 세 가지 단백질에서 얻어질 것으로 기대되는 대표적인 펩타이드의 분자량을 계산해 본다.

 

6) 얻어진 peptide mass fingerprint로부터 주어진 단백질이 어느 것인지 결정한다.

 

 

 

[일반화학실험]MALDI-TOF 펩타이드 질량 분석 레포트