Analytical Ultracentrifugation Overview

Analytische Ultrazentrifugation (AUZ) zur Charakterisierung von Makromolekülen in Lösungen

Die analytische Ultrazentrifugation (AUZ) ist die am vielseitigsten einsetzbare, gründlichste und genaueste Technik zur Bestimmung des Molekulargewichts, der hydrodynamischen und thermodynamischen Eigenschaften eines Proteins oder eines anderen Makromoleküls. 

Obwohl ihre Geschichte fast ein Jahrhundert zurückreicht, ist die AUZ:

  • eine eigenständige First-Principle-Technik in einer matrixfreien Umgebung, die keine Standards erfordert.
  • unübertroffen durch andere Techniken hinsichtlich der Bereitstellung des gleichen Informationsumfangs mit einem vergleichbaren Maß an Präzision und Genauigkeit. 
  • die Goldstandard-Methode für die Bestimmung des Molekulargewichts von Proteinen in Lösungen2

AUZ 101: Einblicke auf Grundlage von Geschwindigkeit und Gleichgewicht

Im Gegensatz zu anderen Methoden zur Analyse von Makromolekülen ermöglicht die analytische Ultrazentrifugation (AUZ) die Charakterisierung von Proben im nativen Zustand unter biologisch relevanten Lösungsbedingungen. Die AUZ kann verwendet werden, um nahezu jede Art von Molekül oder Partikel über einen weiten Konzentrationsbereich und in einer Vielzahl von Lösungsmitteln zu untersuchen. Für viele wissenschaftliche Fragestellungen gibt es keinen zufriedenstellenden analytischen Ersatz für die AUZ.1

Die AUZ gibt Forschern zwei komplementäre Einsichten über das Lösungsverhalten. Die Sedimentationsgeschwindigkeit liefert wichtige hydrodynamische Informationen über die Größe und Form von Molekülen. Das Sedimentationsgleichgewicht liefert dieselbe Art von Informationen über die molaren Massen der Lösung, Stöchiometrien, Assoziationskonstanten und Nichtidealität der Lösung.

Weitere Fragen? Weitere Antworten.

Die AUZ-Technologie kann mit einem einzigen Experiment mehr Antworten auf kritische Fragen liefern als jede andere vergleichbare Technik:

  • Form:Wie sphärisch ist mein Protein?
  • Durchmesser: Wie groß ist mein Partikel?
  • Masse: Wie groß ist das Molekulargewicht meines Proteins oder Komplexes in der Lösung?
  • Stöchiometrie: Wie viele Untereinheiten enthält mein Protein?
  • Reinheit: Gibt es andere Partikel in meiner Probe?
  • Formulierung: Wie verhält sich mein Protein in diesem Puffer?
  • Heterogenität: Ist mein Protein an andere Moleküle gebunden und wie ist der Komplex aufgebaut?
  • Aggregation: Befindet sich mein Protein noch in einer brauchbaren Form? Sollte ich bei meiner Arzneimittelformulierung eine Immunantwort erwarten?
  • Assoziation Assoziiert und/oder dissoziiert sich mein Protein mit anderen Proteinen?
  • Konformation:  Ändert sich die Konformation meines Proteins bei der Bindung an einen Liganden?

Erfahren Sie mehr über die AUZ in unserem Handbuch „Einführung in die analytische Ultrazentrifugation“.

Literaturhinweise

1 Cole, J. L., Lary, J. W., Moody, T. et al. Analytical Ultracentrifugation: Sedimentation Velocity and Sedimentation Equilibrium. Methods Cell Biol 2008;84:143–79.

2 Berkowitz, S., Philo, J. Characterizing Biopharmaceuticals using Analytical Ultracentrifugation. In: Houde, D., Berkowitz, S., Hrsg. Biophysical Characterization of Proteins in Developing Biopharmaceuticals. Amsterdam: Elsevier; 2015. S. 211-260.

 

 

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What is an analytical ultracentrifuge?

Optima AUCAn analytical ultracentrifuge is similar to a high-speed preparative centrifuge, except that the particles in the sample being spun are monitored in real time by an integrated optical detection system. These optical systems (UV-Vis absorbance and Rayleigh interference) enable precise observation of the solution behavior of molecules as they undergo sedimentation. Using state-of-the-art software, data can be used for a comprehensive analysis of molecules in the sample being studied.

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