牛血清白蛋白_结构特点_应用

牛血清白蛋白是生化实验室最常用的蛋白之一，而实验中可能因为它过于常见、过于平凡而忽略了它的重要性。牛血清白蛋白(BSA)，又称第五组分，是牛血清中的一种球蛋白，包含583个氨基酸残基，分子量为66.430 kDa，等电点为4.7。牛血清白蛋白在生化实验中有广泛的应用，例如在western blot中作为Blocking agent。

　　牛血清白蛋白的结构特点

　　牛血清白蛋白前体蛋白全长607个氨基酸。前体蛋白从N端脱去18个信号肽，以及6个前肽，形成含有583个氨基酸、分子量约为66.5kDa的成熟BSA蛋白。BSA表面含有大量的酸性、碱性氨基酸。其中酸性氨基酸谷氨酸、天冬氨酸分别有40个、59个，碱性氨基酸赖氨酸、精氨酸分别有59个、23个。另外BSA还有35个半胱氨酸，形成17对二硫键，一个游离的巯基。

　　牛血清白蛋白的应用

　　1、维持蛋白的稳定性

　　当蛋白质处于“压力”的状态下，如加热、紫外照射、氧化、剪切力等，蛋白质的空间折叠趋于延展，导致内部疏水位点暴露，发生无定形聚集或者形成高结构化的淀粉样蛋白，从而失去生物活性。BSA具有良好的热稳定性，当温度上升至65度时，其空间结构的变化依然是可逆的。BSA另一个特点是能够和许多物质形成可逆结合，特别是水溶性较差的物质，如脂肪酸、血红素、胆红素、带负电荷的芳香化合物等，能够增加其水溶性。因此，BSA是理想的蛋白保护剂。当酶、或抗体等蛋白质发生空间结构变化，BSA能够与其发生可逆结合，形成稳定的、可溶的高分子复合物，防止蛋白发生无定形聚集。另外，溶液中的BSA能够与容器表面结合，防止蛋白吸附在容器表面而浓度降低。

　　如1995年Chang等人发现，蛋白质的稳定性是由蛋白表面的疏水性决定的。当温度升高时，酶的疏水位点暴露，溶液中的BSA与酶的疏水区域结合，从而维持酶的水溶性，防止发生聚集，有效提高酶的热稳定性。并且，疏水性越强的保护蛋白，对酶的保护作用越强。

　　2、免疫检测当中固相封闭蛋白

　　在免疫检测过程中，需要将抗体固定在固相表面，如微孔板，磁颗粒、聚苯乙烯微球或硝酸纤维膜表面。由于蛋白是一种粘性较大的分子，检测过程中，样本中的杂蛋白会与固相表面的疏水位点发生非特异性结合，造成背景干扰。因此，需要将固相表面的多余位点用封闭剂将其封闭，常用的封闭剂，如BSA、酪蛋白、明胶等能够吸附在固相表面，防止抗体、或者抗原与固相表面发生非特异性结合，降低检测本底，提高灵敏度。

　　BSA是一种球蛋白，分子量约为66.5kDa，表面含有大量的氨基和羧基残基，并且BSA的空间结构能够随着温度、pH、盐浓度发生变化，是一种柔性分子。作为常见的封闭蛋白，BSA能够与亲水表面、疏水表面，以及活化的共价结合表面，如活化羧基、氨基、环氧基、甲苯磺酰基等结合，抑制非特异性吸附，是一种理想的固相封闭剂。

　　BSA表面含有大量的羧基、氨基，能够用于表面的活化基团结合，封闭多余位点，最为常见的是化学发光免疫磁珠偶联抗体当中的应用。如用EDC活化羧基表面磁珠后，能够和抗体表面氨基反应，使抗体共价结合在磁珠表面。这一过程需要对多余的活化羧基位点进行封闭，BSA分子尺寸更小，能够进入到表面抗体间的间隙，并且由于表面含有大量的氨基，与活化羧基反应，封闭多余的活性位点。同时，BSA表面含有大量的羧基，还能够改善磁珠的亲水性。另外，BSA表面含有一定的氨基酸疏水残基，如丙氨酸、亮氨酸等，也能够对表面的疏水位点进行封闭。

　　值得注意的是，Larsericsdotter等人研究发现，BSA在磷酸盐溶液中，在固相表面吸附更为紧凑，形成的结构也更为稳定。这是因为，磷酸盐与BSA上的甘氨酸和精氨酸结合，能够消除结构性静电排斥。因此BSA在磷酸缓冲液中结构更为稳定，在固相表面具有更高的结合效率。