ドデシル硫酸ナトリウム-ポリアクリルアミドゲル電気泳動（SDS-PAGE）は、分子量に基づいてタンパク質を分離するためにバイオテクノロジーで使用される電気泳動技術です。一般に、タンパク質は、同じ分子内に正電荷と負電荷の両方を持つ両性分子です。したがって、電気泳動中にタンパク質分子を一方向に移動させるために、タンパク質分子に均一な負電荷が与えられます。負電荷は、陰イオン性界面活性剤であるドデシル硫酸ナトリウム（SDS）によって与えられます。ネイティブタンパク質は、タンパク質の非共有結合力を乱すため、SDSによって変性されます。

対象となる主要分野

1.SDSとは –定義、構造 2.SDSはどのようにタンパク質を変性させますか –タンパク質とSDS間の相互作用 3.SDSの役割は何ですか –ページのSDS

重要な用語：電荷/質量比、分子量、正味の負電荷、タンパク質、ドデシル硫酸ナトリウム（SDS）、SDS-PAGE

SDSとは

SDS（​​Sodium Dodecyl Sulfate）は、親水性のヘッドグループと疎水性のテールからなるアニオン性界面活性剤を指します。したがって、溶解すると、その分子は広いpH範囲内で正味の負電荷を形成します。 SDSの構造を図1に示します。

図1：SDS

SDSはどのようにタンパク質を変性させますか

SDSは界面活性剤であるため、タンパク質の三次構造はSDSによって破壊され、折りたたまれたタンパク質が線状分子になります。さらに、SDSは線状タンパク質に均一に結合します。約1.4gのSDSが1gのタンパク質に結合します。したがって、SDSはタンパク質を正味の負電荷で均一にコーティングします。この負電荷は、タンパク質のアミノ酸のさまざまなタイプのRグループの固有電荷をマスクします。さらに、タンパク質の電荷は分子量に比例します。 SDSによって線形化されたタンパク質分子は18オングストローム幅であり、タンパク質の長さは分子量に比例します。タンパク質とSDSの相互作用を図2に示します。

図2：SDSとタンパク質相互作用

SDSの役割は何ですか

特定のタンパク質のアミノ酸のR基は、正または負の電荷を帯びている可能性があり、タンパク質を両性分子にします。したがって、天然状態では、同じ分子量の異なるタンパク質がゲル上を異なる速度で移動します。これにより、ポリアクリルアミドゲルでのタンパク質の分離が困難になります。タンパク質にSDSを追加すると、タンパク質が変性し、均一に分布した正味の負電荷で覆われます。これにより、電気泳動中にタンパク質が正極に向かって移動します。言い換えれば、SDSはタンパク質分子を線形化し、Rグループのさまざまなタイプの電荷をマスクします。結論として、SDSでコーティングされたタンパク質の電荷対質量比は同じです。したがって、ネイティブタンパク質の電荷に基づく移動の違いはありません。赤血球膜タンパク質のSDS-PAGEを図3に示します。

図3：SDS-PAGE

SDS-PAGEに加えて、SDSは、細胞膜の破壊および核酸：タンパク質複合体の解離のための核酸抽出における界面活性剤として使用されます。

結論

SDSは、さまざまな種類のバイオテクノロジー技術で洗剤として使用される陰イオン洗剤です。タンパク質の三次構造を変性させて、線状のタンパク質分子を生成します。さらに、変性タンパク質に均一に結合し、すべてのタイプのタンパク質に均一な電荷対質量比を提供します。正味の負電荷は、タンパク質のアミノ酸のRグループの電荷をマスクすることによってSDSによってタンパク質分子に与えられます。したがって、電荷はSDSによる変性タンパク質の分子量に比例するため、SDSではPAGE上の分子量に基づいてタンパク質を分離できます。

リファレンス：

1.「SDS-PAGEのしくみ」。 Bitesize Bio、2018年2月16日、こちらから入手できます。

画像提供：

1.「構造記述付きSDS」CindyLi2016–コモンズウィキメディア経由の自作（CC BY-SA 4.0）2。「タンパク質-SDS相互作用」Fdardel著–コモンズウィキメディア経由の自作（CC BY-SA 4.0）3。「RBC膜タンパク質SDS-PAGEゲル」ErnstHempelmann著– CommonsWikimedia経由のErnstHempelmann（パブリックドメイン）