Étude par autodiffusion de l’hydratation de la sérum albumine humaine en fonction du pH

Laboratoire des Interactions Moléculaires, Université des Sciences et Techniques du Languedoc. Place Eugène Bataillon, 34060 Montpellier Cedex., France.

Résumé

L'hydratation de la molécule de sérum albumine humaine (SAH), définie comme étant la moyenne totale de la quantité d’eau transportée par unité de poids de protéine sèche quand les molécules de protéine migrent à travers la solution, a été mesurée directement par la méthode de Wang. Les coefficients d'autodiffusion de l’eau, DH₂O, ont été mesurés par la méthode classique du tube capillaire en marquant les solutions par un isotope non radioactif de l’oxygène : O¹⁸. L’eau marquée à l'O¹⁸ est dosée par spectrométrie de niasse après échange isotopique avec le gaz carbonique. Nous avons trouvé pour l'hydratation, H, une valeur de 0,15 g d'eau par gramme de protéine sèche à pH = 5 et de 0,25 g d'eau par gramme de protéine sèche à pH = 2. A partir de cette mesure directe de H et de la valeur expérimentale du coefficient d’autodiffusion limite, D°_SAH, de la macromolécule mesuré dans les solutions précédentes, nous avons calculé le rapport des coefficients de friction de la particule. Les résultats sont les suivants: f/f° = 1,29 à pH = 5 et f/f° = 1,94 à pH = 2. La combinaison de la méthode de Wang et d’une méthode hydrodynamique nous a donc permis de mettre en évidence à la fois l’augmentation de l'hydratation et de l’assymétrie de la molécule de SAH à pH acide, c’est-à-dire dans un domaine où la protéine subit une expansion.

Abstract

The hydration of Human Serum Albumin (HSA) defined as the average amount of water carried by unit weight of dry protein, has been directly estimated by means of the theory of the self-diffusion of water in protein solutions developped by Wang. The self-diffusion coefficients of water have been measured with the open ended capillary tube method. It has been necessary to make exchange reaction between carbon dioxyde and the O18 enriched content of capillaries to calculate the amount of O¹⁸ enriched water from the direct measurement by mass spectrometry of O¹⁸ labelled carbon dioxyde. The hydration of HSA is determined to be 0,15 g of water per g of dry protein at pH = 5 and 0,25 g of water per g of dry protein at pH = 2. In the same solutions limit self-diffusion coefficient of HSA, D°_HSA, has been measured in order to calculate f/f°, i.e the ratio of frictional coefficients. f/f° is respectly equal 1,29 and 1,94 for pH 5 and 2. Since the exact relationship between these axial ratios and the shape of the real molecules is somewhat uncertain we can conclude that the HSA molecule is more assymetric and more hydrated at acid pH where it undergoes structural modifications.