Hydrodynamic Radius – Radius of Gyration

尺寸因素：流体动力学半径Vs旋转半径（Rh与Rg）

欢迎阅读我们的博客系列的第二期，该系列源自我们成功举办的C&EN网络研讨会关于蛋白质的定性和定量分析。博客系列延续了我们的成功，您可以查看更多信息

在这个博客系列中，我们正在解答观众提出的一些有趣的问题。今天我们将来看一下流体动力学半径（Rh）和旋转半径（Rg）之间的区别，它们对于蛋白质表征的意义是什么。

在描述分子大小的许多参数中，最常使用的是流体动力学半径（Rh）和旋转半径（Rg）。这两个参数都会告诉你你的分子有多大或多小，但使用不同的方法得出一个大小值……也许更令人困惑的是，它们的答案不会相同，但两者都没有错！

Rh，通过动态光散射测量，被定义为与被观察分子扩散速率相同的等效硬球体的半径。实际上，蛋白质及其复合物的溶液并不存在为硬球体，因此，测得的流体动力学半径更接近于溶剂化后翻滚分子的表观大小。另一方面，Rg 被定义为分子核心到分子中每个质量元素的质量加权平均距离。对于大于 10 nm 的大分子，Rg 通过多角度光散射来经典地测定；这一技术依赖于测量不同角度分子所散射光强度的差异，亦被称为角度依赖性。半径小于 10 nm 的分子–占已知蛋白质的绝大多数–在所有角度都均匀散射光（瑞利散射者），因此不显示出角度依赖性。因此，Rg 不能通过这种方式为蛋白质确定。然而，可以通过其他技术如小角度中子散射（SANS）和小角度X射线散射（SAXS）或从高分辨率X射线结构中获得蛋白质和小分子的 Rg。

对于蛋白质及其复合物，Rg 和 Rh 的量级总是相同的，但这些大小参数对蛋白质表征真正意味着什么？

要回答这个问题，我们需要查看蛋白质表征的三个关键领域。首先也是最重要的，能够测量大小提供了一种简单的方法来确认制备中蛋白质的身份和多聚状态，前提是已知其单体大小。因此，很容易看出在蛋白质生产实验室中可以如何实施大小筛查以识别纯化蛋白质的相关部分或检查配方批次之间的一致性。

其次，生物过程发生在溶液中；因此，研究和表征蛋白质的兴趣根植于理解和最终控制蛋白质行为。这被认为如果一个人理解了溶液中的蛋白质行为，那么便可以预测蛋白质与其他生物分子、药物和彼此间的相互作用。这些信息可以更进一步用于操纵蛋白质溶液以带来特定结果，例如配方开发。从这一点出发，很明显 Rh 是一个生物学相关参数，因为它考虑了蛋白质在其环境中的大小。

Rg 和 Rh 都可以用于深入了解蛋白质表征的第三个关键领域：结构。Rg 的计算方式意味着其自身的值对研究分子的结构稍微更依赖于 Rh 的值。然而，真正提供蛋白质分子形状信息的是 Rg 和 Rh 的比值（Rg/Rh）。球状蛋白质的特征 Rg/Rh 值约为 0.775，这意味着 Rg 小于 Rh。然而，当分子偏离球状至非球状或延展结构时，Rg/Rh 倾向于 0.775 以上的值，因为 Rg 变得大于 Rh。

实验上，需要注意的是，对于蛋白质，Rg 不能通过静态光散射技术获得，而 Rh 可以提供一种替代的方式通过 Perrin 理论获得形状信息。

总之，Rg 和 Rh 的值不能互相替代使用，但每个值都为所研究的蛋白质提供不同的视角。除了分子大小提供的信息价值外，还需要考虑测量本身的许多特性，例如分析时间、浓度、样本体积、预算，以便为用户确立真正的价值。

即将推出……

请关注本博客系列的下一期，我们将揭示聚集点及其与蛋白质和生物治疗配方稳定性的关系。