Phân tích axit amin: Khám phá bí mật về thành phần protein và quá trình trao đổi chất

Axit amin là gì?

Axit amin là hợp chất hữu cơ chứa một nhóm amino (-NH₂), một nhóm cacboxyl (-COOH) và một chuỗi bên để phân biệt từng loại amino axit. Có 20 loại axit amin chuẩn thường thấy trong protein, mỗi loại có đặc tính hóa học và chức năng riêng biệt.

Hình 1. Các amino acid cấu thành nên các protein khác nhau (Tâm Trần, Research Officer, Hoan Vu Biomolecules., JSC).

Axit amin là thành phần quan trọng, cấu thành nên các protein khác nhau, đảm nhiệm nhiều vai trò và chức năng trong các hoạt động sống của cơ thể như:

• Phát triển và sửa chữa mô cơ thể.
• Tạo ra hormone và chất hóa học trong não (chất dẫn truyền thần kinh).
• Cung cấp nguồn năng lượng.
• Duy trì làn da, mái tóc và móng khỏe mạnh.
• Xây dựng cơ bắp.
• Tăng cường hệ thống miễn dịch.
• Duy trì hệ tiêu hóa bình thường.

Phân tích axit amin

Phân tích axit amin protein

Phân tích axit amin là một kỹ thuật sinh hóa cơ bản được sử dụng để xác định thành phần hoặc hàm lượng axit amin của protein, peptide và các chế phẩm dược phẩm hoặc sinh học khác hoặc các mẫu có chứa các hợp chất có chứa nhóm amino chính hoặc phụ trong cấu trúc phân tử của chúng.

• Xác định loại và lượng axit amin trong các mẫu protein, cung cấp thông tin về thành phần protein, các sửa đổi sau dịch mã và chất lượng protein tổng thể.
• Hiểu được hàm lượng axit amin cho phép các nhà nghiên cứu đánh giá độ tinh khiết của protein
• Xác định những thay đổi trong thành phần axit amin và đánh giá độ ổn định của protein.

Phân tích chuyển hóa axit amin

Phân tích chuyển hóa axit amin tập trung vào việc nghiên cứu các con đường chuyển hóa và động lực của axit amin trong hệ thống sinh học. Metabolomics, một phương pháp tiếp cận toàn diện để nghiên cứu các phân tử nhỏ trong hệ thống sinh học, có thể cung cấp thông tin chi tiết về quá trình chuyển hóa axit amin. Bằng cách phân tích mức độ axit amin và các chất chuyển hóa của chúng trong các mẫu sinh học bằng các kỹ thuật như phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) hoặc phổ khối. Nó có thể được sử dụng để:

• Làm sáng tỏ các con đường trao đổi chất
• Nghiên cứu cơ chế bệnh tật
• Đánh giá tình trạng dinh dưỡng
• Phát triển thuốc và y học cá nhân hóa

Kỹ thuật phân tích axit amin

Các kỹ thuật phân tích axit amin protein như:

• Sắc ký trao đổi ion (IEC): IEC tách các axit amin dựa trên đặc điểm điện tích của chúng bằng hạt nhựa trao đổi ion. Các axit amin được rửa giải theo thứ tự cụ thể và nồng độ của chúng có thể được xác định bằng nhiều phương pháp phát hiện khác nhau.
• Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC): HPLC có thể phát hiện và định lượng các axit amin ở dạng vết. HPLC có thể kết hợp với nhiều phương pháp phát hiện khác nhau, chẳng hạn như hấp thụ UV hoặc huỳnh quang, để cải thiện độ chính xác của phân tích.
• Sắc ký khí (GC): GC chủ yếu được sử dụng để phân tích các axit amin dễ bay hơi và dẫn xuất. Đầu tiên, các axit amin được chuyển đổi thành các dẫn xuất dễ bay hơi, sau đó được tách ra và phát hiện bằng sắc ký khí. Sắc ký khí phù hợp để phân tích các mẫu protein phức tạp.
• Điện di mao quản (CE): CE tách các axit amin dựa trên tính di động điện di của chúng trong mao quản chứa dung dịch đệm. Nó có độ phân giải cao, thời gian phân tích ngắn và tiêu thụ mẫu thấp.

HPLC là một kỹ thuật được sử dụng rộng rãi để phân tích axit amin do độ nhạy và độ phân giải cao. Nó bao gồm việc tách các axit amin dựa trên các đặc tính lý hóa của chúng bằng cách sử dụng cột sắc ký. Kỹ thuật này cho phép định lượng chính xác các axit amin riêng lẻ trong các mẫu phức tạp.

Hiện nay, sự kết hợp sắc ký lỏng (LC) với khối phổ (MS) làm tăng độ nhạy và độ đặc hiệu của phân tích axit amin. LC-MS cho phép xác định và định lượng axit amin trong các ma trận sinh học phức tạp, chẳng hạn như mẫu huyết tương hoặc mô, với độ chính xác và độ tin cậy được cải thiện.

Hình 2. Các bước phân tích axit amin bằng khối phổ (Tâm Trần, Research Officer, Hoan Vu Biomolecules., JSC).

Dịch vụ phân tích axit amin của Hoàn Vũ Biomolecules., jsc

Hoàn Vũ Biomolecules., jsc cung cấp dịch vụ phân tích axit amin toàn diện cho các nhà nghiên cứu, công ty dược phẩm và ngành công nghiệp thực phẩm. Cơ sở vật chất hiện đại và đội ngũ nhà khoa học giàu kinh nghiệm của chúng tôi đảm bảo kết quả chính xác và đáng tin cậy.

a) Phân tích axit amin (Amino acid analysis-AAA)

Hoàn Vũ Biomolecules., jsc thực hiện phân tích axit amin cho nhiều ứng dụng khác nhau và phục vụ nhiều đối tượng khách hàng khác nhau. Chúng tôi chuyên về phân tích axit amin tự động bằng HPLC. Hệ thống phân tích tiên tiến của chúng tôi cho phép xác định và định lượng chính xác các axit amin trong nhiều loại mẫu khác nhau, bao gồm protein, peptide và axit amin tự do. Phương pháp AAA cung cấp kết quả có độ nhạy và độ chính xác cao, khiến nó trở thành một công cụ không thể thiếu trong nghiên cứu protein và kiểm soát chất lượng.

b) Phân tích axit amin để xác định nồng độ protein

Đây là công cụ quan trọng trong nghiên cứu, phát triển sản phẩm và kiểm soát chất lượng trong ngành thực phẩm, thức ăn chăn nuôi, thuốc và thực phẩm bổ sung cũng như hỗ trợ nghiên cứu trong y học lâm sàng và thú y. Xác định chính xác nồng độ protein bằng cách đo thành phần axit amin , nồng độ protein có thể được ước tính chính xác, cung cấp thông tin chi tiết có giá trị cho việc xây dựng công thức và phát triển liều lượng.

c) Phân tích axit amin trong huyết tương

Dịch vụ phân tích này đóng vai trò quan trọng trong việc định lượng các axit amin tự do từ các mẫu huyết tương để xác định chẩn đoán và theo dõi bệnh nhân mắc các rối loạn chuyển hóa di truyền chẳng hạn như bệnh đau nửa đầu do sự thay đổi dẫn truyền thần kinh serotonin, theo dõi tình trạng thiếu hụt dinh dưỡng, đánh giá axit amin-AA trong ung thư buồng trứng (Hình 3),… Một số phương pháp phát hiện, bao gồm tia cực tím (UV), huỳnh quang (FL), phổ khối (MS) và phát hiện điện hóa đã được sử dụng để xác định AA trong các mẫu sinh học, sau khi tách bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) hoặc điện di mao quản (CE). Phân tích AA bằng phát hiện UV và FL thường yêu cầu một bước dẫn xuất hóa, giúp cải thiện khả năng tách và độ nhạy của xét nghiệm, nhưng dẫn đến việc chuẩn bị mẫu cồng kềnh và thời gian phân tích lâu hơn. Các phương pháp hiện tại bị cản trở bởi thời gian chuẩn bị và/hoặc phân tích dài, thuốc thử đắt tiền và các đặc điểm hiệu suất thường không tối ưu. Để khắc phục những thách thức này, một phương pháp cải tiến để phân tích axit amin sử dụng sắc ký lỏng-phổ khối song song (LC–MS/MS) đã được phát triển và xác nhận. Hoàn Vũ Biomolecules,. jsc sử dụng các kỹ thuật LC-MS để phân tích các mẫu huyết tương, cho phép đo chính xác các hồ sơ axit amin.

Hình 3. Phương pháp LC-MS/MS định lượng nhanh chóng đồng thời 20 L-axit amin trong huyết tương người. Nồng độ leucine và isoleucine trong huyết tương giảm có thể liên quan đến quá trình gây ung thư buồng trứng ác tính. Nồng độ Phe, Pro, Lys và 3-Mel trong huyết tương tăng cao có thể liên quan đến quá trình gây ung thư buồng trứng ác tính (Lin, J. et al., 2025).

Tài liệu tham khảo

• 1. Lam, Anh K., et al. “Fast and high-throughput LC-MS characterization, and peptide mapping of engineered AAV capsids using LC-MS/MS.” Molecular Therapy-Methods & Clinical. 185-194. Development 27 (2022)
  2. Pasquali, Marzia, and Nicola Longo. “Newborn screening and inborn errors of metabolism.” American journal of medical genetics. Part C, Seminars in medical genetics. Vol. 157. No. 1. (2011).
  3. Lin, J., Song, Y., Zhang, Y., Ke, T., Ou, F., Zeng, K., He, D., Li, L., & Yu, L. (2025). “A reliable LC-MS/MS method for the quantification of natural amino acids in human plasma and its application in clinic”. Journal of pharmaceutical and biomedical analysis. 256:116672. Apr 15 (2025).