[생명공학 실험] HIC 크로마토 그래피란? (실험 원리 및 특징)
안녕하세요. 끄적이는 생명시간입니다:)
여태까지 Affinity, IEX, SEC 등 여러 종류의 크로마토 그래피에 대해서 다루어 보았는데요.
오늘은 어쩌면 생소할 수 있는 HIC 크로마토그래피에 대해 알아보는 시간을 가져보도록 하겠습니다.
다른 크로마토그래피에 대해 알고 싶으신 분들은 '생명공학 실험 끄적이기' 카테고리를 확인해 주세요!
*끄적이는 생명시간은 PC버전을 기준으로 작성되었습니다*
HIC 크로마토그래피란? (HIC Chromatography)
HIC chromatography는 Hydrophobic Interaction Chromatography를 나타내는 말로, 말 그대로 소수성 상호작용을 이용한 크로마토그래피입니다. 레진의 소수성 표면과 단백질 사이에 가역적인 상호작용을 통해 단백질을 분리합니다.
HIC에서는 물의 역할이 매우 중요한데, 물 분자는 단백질과 같은 소수성 분자들과 섞이면 표면 장력 현상과 유사한 현상이 일어납니다. 즉, 소수성 분자를 '적시지' 못하고 주변에 '정리되어 존재하는(ordered)' shell을 형성하게 됩니다.
위의 그림에서 처럼 파란색의 물 분자가 소수성 분자의 주변에서 Shell을 형성하는 것이지요. 이러한 shell이 최소화되는 과정에서 '정리되어 존재하는(orderd)' 물 분자들의 수가 감소합니다.
즉, 열역학적인 상황이 되는 것이죠. 엔트로피를 얻기 위해서 소수성 기질은 뭉쳐지고 shell의 총면적은 최소화됩니다. 따라서, 소수성 상호작용(Hydrophobic Interaction)은 소수성 물질 사이의 직접적인 상호작용이 아닌 물 분자의 반응에 따라 달라지는 것이지요.
소수성 분자들의 가역적 상호작용 (Reversible Interactions)
위의 내용이 조금은 어렵게 다가갈 수 있을 것 같은데요. HIC 레진과 소수성 분자, 그리고 물 분자를 이용하여 설명을 진행해 보도록 하겠습니다.
HIC의 레진은 소수성 리간드로 코팅되어 있습니다. 이 리간드가 양친수성 특징을 가진 단백질 분자의 소수성 표면과 상호작용을 하게 됩니다.
좌측의 HIC레진 표면의 소수성 리간드와 단백질의 소수성 부분 주변에 밀집되어 정리되어 있는 물 분자들을 볼 수 있는데, 이것이 소수성 분자들이 이동할 때 엔트로피가 이동하게 되면서 표면장력 같은 효과가 일어나게 되고 그로 인해서 소수성 분자들끼리의 상호작용이 일어날 수 있는 것이지요.
사실, 이러한 특징은 순수한 물에서는 반응력이 약한데요. 그래서 실험을 진행할 때는 약간의 염(Salt)을 이용하게 됩니다. 염은 소수성 분자들의 상호작용을 강하게 만드는 데 도움이 되기 때문입니다. 이러한 염의 특징을 이용하여 소수성 상호작용의 강도를 조절하고, 이를 이용하여 단백질 분자의 흡착을 조절합니다.