この研究は、トリプシン分解にマイクロ波加温が利点を持つという従来の報告を評価するため、通常加温とマイクロ波誘導加温で同温度にした試料で検討した。まず初めに、37-80 °Cでの酵素安定性を調べた結果、加温方法によらず、60 °C以上でトリプシン活性は急激に低下した。次に、大きさの異なるタンパク（ウシ血清のアルブミン、チトクローム、βカゼイン）を用い、両方の加温方法で37 °Cおよび50 °Cにして、それらのトリプシン分解によるタンパク変性およびペプチドフラグメント生成を調べた結果、それらの時間的変化には加温方法による違いはなかった。最後に、トリプシンおよびウシ血清アルブミンの3次元構造に与える電界強度を分子内力学計算した結果、通常の実験室にあるようなマイクロ波発生器からの電界強度は、タンパク質または酵素に構造変化を引き起こすのに必要な大きさより3，4桁低いことが明らかになった、などの検討結果を報告している。
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To reevaluate the putative advantages of microwave-assisted tryptic digests of proterins compared to conventional protocols.
Tryptic digest of three proteins of different size (bovine serum albumin, cytochrome c and ß-casein) was observed at 37°C and 50°C using both microwave and conventional heating (oil bath). The impact of the heating method on protein degradation and peptide fragment generation was analyzed using SDS-PAGE and MALDI-TOF. Samples were taken after 0 min, 1 min, 3 min, 5 min, 10 min, 30 min, 2 h and 16 h. The activity of trypsin was measured at different temperatures (37°C, 55°C, 60°C, 70°C and 80°C) after 1 min, 5 min and 10 min. Additionally, the effect of an increasing electric field strength on the protein structure of bovine serum albumin and trypsin was computational simulated.
| ばく露 | パラメータ |
|---|---|
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ばく露1:
2.45 GHz
ばく露時間:
after 1, 5, 10 min measurement of trypsin activity, after 0, 1, 3, 5, 10, 30 min, 2 h, 16 h measurement of tryptic digest
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| 周波数 | 2.45 GHz |
|---|---|
| タイプ |
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| ばく露時間 | after 1, 5, 10 min measurement of trypsin activity, after 0, 1, 3, 5, 10, 30 min, 2 h, 16 h measurement of tryptic digest |
| ばく露の発生源／構造 |
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| ばく露装置の詳細 | microwave reactor equipped with a fiber-optic thermometer; experiments performed using G4 reaction vessels with a volume of 0.5 - 2 ml and 5 mm x 3 mm stir bars; cooling performed with compressed air; all experiments performed under temperature control, not with constant power |
| 測定量 | 値 | 種別 | Method | Mass | 備考 |
|---|---|---|---|---|---|
| 電力 | 850 W | maximum | - | - | - |
The experiments demonstrated comparable efficacy for time- and temperature- dependent tryptic digestion of the three model proteins independent of the heating source. No unspecific cuts caused by microwave exposure were identified. Furthermore, molecular mechanics calculations of the electric field strength required for influencing the tertiary structure of trypsin and bovine serum albumin have indicated that the electric field applied in commercial laboratory microwave instruments (ca. 3*104 V/m) is 3-4 orders of magnitude to low to effect the structure of enzyme or protein structure.
No differences occurred between microwave assisted and conventional heating. The authors hypothesize that formerly reported advantages of microwave assisted digest are due to incorrect temperature management.
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