Potreste chiarirmi meglio il concetto di “salting in e salting out” nelle tecniche di precipitazione proteica?

Prima che una particolare proteina possa essere sequenziata e caratterizzata è necessario che venga separata dal resto del materiale cellulare tramite un processo di purificazione che si basa su alcune proprietà chimico-fisiche peculiari delle proteine quali le proprietà ioniche, le dimensioni e la forma, l’idrofobicità, l’affinità con altre molecole, il punto isoelettrico e la solubilità.
Si possono usare diversi metodi di separazione a seconda delle caratteristiche della molecola d’interesse e del tipo di informazioni che vogliamo ottenere:

– precipitazione
– cromatografia
– elettroforesi
– centrifugazione
– ripartizione
– ultrafiltrazione

Nella precipitazione con sali inorganici vengono sfruttate le diverse cariche elettriche dovute ai residui aminoacidici presenti sulla superficie della proteina.
Dopo la lisi della membrana cellulare il materiale citoplasmatico insolubile viene rimosso per centrifugazione. Solitamente uno dei primi passi nella purificazione delle proteine è quella di modificarne la solubilità tramite varie concentrazioni di sale inorganico (in genere solfato d’ammonio o fosfato di potassio) in modo che restino in soluzione. Una bassa concentrazione di sale porta ad un aumento della solubilità delle proteine (salting in), viceversa un’alta concentrazione ne fa diminuire la solubilità (salting out). Ciò è dovuto alla bassa forza ionica del sale che contribuisce ad abbassare quella della soluzione.
La forza ionica è la funzione che tiene conto delle interazioni elettrostatiche tra le cariche presenti in soluzione.
Si esprime matematicamente come:

µ = ½ Σ ci zi ²

dove c è la concentrazione della specie ionica i e z è il numero delle cariche dello ione i.
E’ evidente dunque che la forza ionica (µ) dipende dalle cariche e dalla concentrazione ionica della soluzione.
Come si può spiegare allora la relazione inversamente proporzionale esistente tra la forza ionica e la solubilità?
In condizioni normali le proteine si aggregano per attrazione tra le cariche di superficie e precipitano. Quando viene aggiunto il sale gli ioni da esso derivanti interagiscono con le cariche elettriche di superficie delle proteine neutralizzandole e impedendo la formazione di aggregati.
Al contrario abbassando la concentrazione di sale, e quindi facendo aumentare la forza ionica in soluzione, si ottiene un eccesso di cariche che, dopo aver saturato la proteina, la destabilizzano entrando in competizione con essa per il solvente.
Poichè le cariche di superficie delle varie specie di proteine sono differenti, ognuna di esse ha un suo punto di precipitazione che corrisponde ad una determinata concentrazione di sale. In questo modo usando una concentrazione di sale ad hoc possiamo isolare una o un gruppo di proteine da una miscela; il sale viene poi eliminato per dialisi.

//Siti di riferimento

http://www.bmb.psu.edu/courses/bmb401_spring2003/lecture_5.pdf
www.pacifici-net.it/biologia/Metodologie_Biochimiche/purificazione_di_una_proteina.htm