Cromatografia
su colonna
Questa tecnica
è usata in un laboratorio di biologia cellulare principalmente
per separare quantità significative di proteine.
Si usa un
contenitore cilindrico di vetro o plastica, chiamato colonna,
riempito di granelli di una matrice
solida e permeabile, per esempio cellulosa,
immersa in un solvente.
In cima a
questa colonna si versa la soluzione con le proteine e poi si
continua ad "annaffiare" con grandi quantità
di solvente. Il solvente che scende trascina le proteine verso
il basso: le diverse proteine vengono ritardate in modo diverso
a seconda della loro interazione con la matrice e vengono quindi
raccolte separatamente in provette numerate, all’uscita sul fondo
della colonna.

A seconda
della matrice scelta le proteine possono essere separate in base
alla loro carica (la cosiddetta cromatografia a scambio ionico,
in cui la matrice è carica positivamente o negativamente
e lega molecole con carica opposta), in base alle loro caratteristiche
di idrofobicità (cromatografia
idrofobica, in cui i granelli che costituiscono la matrice
espongono delle catene idrofobe), oppure in base alle loro dimensioni
(cromatografia su gel).
CROMATOGRAFIA
SU GEL
In questo
particolare tipo di cromatografia su colonna la matrice è
costituita da un polisaccaride, agarosio
o destrano, le cui molecole si intrecciano a formare delle matasse
attraverso le quali viene fatta passare la soluzione contenente
le proteine da separare.
Il principio
su cui si basa la separazione è il seguente: le proteine
più piccole resteranno imbrigliate tra le molecole aggrovigliate
del polisaccaride, mentre quelle più grandi passeranno
negli interstizi tra un granulo e l'altro e scenderanno più
velocemente.
Dopo il passaggio
sulla colonna, il liquido è recuperato in una serie di
provette. Queste verranno riempite in successione da proteine
di grandezza decrescente. In questo modo, quindi, le proteine
sono separate sulla base della dimensione.
Esistono
diverse matrici, in cui la dimensione degli interstizi fra un
granulo e l’altro è differente, che servono per separare
molecole in diversi ambiti di pesi molecolari.
La
cromatografia su colonna non produce frazioni altamente purificate,
quando si parte da miscele complesse di proteine: un singolo passaggio
attraverso una colonna di solito arricchisce la sospensione di
una certa proteina non più di venti volte.
Poiché
molte proteine sono poco rappresentate in un estratto cellulare,
spesso è necessario utilizzare differenti tipi di colonne
in successione per ottenere un grado di purezza sufficiente.
CROMATOGRAFIA
PER AFFINITÀ
Una procedura
sicuramente più efficiente della cromatografia su colonna
è la cromatografia per affinità. Viene usata sia
per proteine che per altre molecole; qui citeremo, come esempio,
la purificazione dell'mRNA.
Si è
scoperto che, durante la maturazione, all'mRNA destinato al citoplasma
viene aggiunta un "coda poliA", cioè formata
da adenosin-ribonucleotidi. Questa scoperta suggerisce un modo
per purificare l'mRNA, con uno speciale metodo di cromatografia.
Si deve preparare
una colonna cromatografica (con granuli di polipropilene o cellulosa).
Si prepara una soluzione di poliT, cioè oligonucleotidi
di timina, e la si trasferisce sulla colonna: le code poliT stabiliscono
legami forti con i granuli della colonna. Si lava la colonna con
acqua per eliminare i poliT non legati.
L'estrazione
chimica dell'RNA da una cellula è simile a quella del DNA.
Si disperde l'RNA in acqua e lo si scalda a 65°C per 5 minuti,
per evitare ripiegamenti della catena che possano celare la coda
poliA; si passa sulla colonna (meglio se due volte).
Gli mRNA,
che portano la coda poliA, resteranno debolmente attaccati alla
colonna, perché complementari alle code poliT (per questo
si parla di affinità). Gli RNA di tipo diverso, i t-RNA
e gli r-RNA, scenderanno al fondo della colonna insieme al solvente.
Ora si deve
prelevare l'mRNA rimasto attaccato alla colonna. La soluzione
di lavaggio contiene detergenti che rompono solo i legami deboli
e non i legami covalenti forti.
Se si vuole
un elevato grado di purezza bisogna cambiare la colonna e ripetere
la cromatografia per affinità sull'mRNA già purificato
una volta.
La cromatografia
per affinità si applica anche alle proteine: in questo
caso è basata sulle interazioni fra la proteina che ci
interessa separare e un'altra proteina, per esempio un anticorpo
specifico, o un acido nucleico immobilizzato sulla matrice inerte.
Cromatografia
su carta
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