電子蛋白分級(jí)分離相關(guān)專利申請(qǐng)的交叉參考本申請(qǐng)要求2012年4月4日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?1/620,245以及2013年3月14日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?3/803,564的優(yōu)先權(quán)，上述文獻(xiàn)都通過(guò)引用納入本文以用于所有目的。發(fā)明背景在多種情況下，需要進(jìn)行蛋白純化。然而，蛋白純化通常是繁瑣且耗時(shí)的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的各方面描述于該文本中。在一些實(shí)施方式中，提供了設(shè)備。在一些實(shí)施方式中，所述設(shè)備包括：被隔膜分為第一子腔室和第二子腔室的腔室，所述隔膜阻斷或基本阻斷了第一和第二子腔室之間的液體流動(dòng)；且其中第一子腔室與第一電極電連通；第二子腔室與第二電極電連通；第一子腔室與第一離子注射器/提取器流體連通；第二子腔室與第二離子注射器/提取器流體連通；且且第二子腔室包括出口。在一些實(shí)施方式中，第一電極與第一子腔室被第一分離膜分開(kāi)且第二電極與第二子腔室被第二分離膜分開(kāi)，所述分離膜能滲透小離子但不能滲透較大分子。在一些實(shí)施方式中，第一離子注射器/提取器包括第一電極且第二離子注射器/提取器包括第二電極。在一些實(shí)施方式中，第二子腔室小于第一子腔室。在一些實(shí)施方式中，第一電極是陽(yáng)極且第二電極是陰極。在一些實(shí)施方式中，第一電極是陰極且第二電極是陽(yáng)極。在一些實(shí)施方式中，注射器/提取器直接連接至對(duì)應(yīng)的子腔室。在一些實(shí)施方式中，注射器/提取器經(jīng)由管道或通道連接至對(duì)應(yīng)的子腔室。在一些實(shí)施方式中，第二子腔室還包括一個(gè)或多個(gè)進(jìn)口。在一些實(shí)施方式中，隔膜包括一層交聯(lián)聚合物，從而抑制流體擴(kuò)散。在一些實(shí)施方式中，隔膜含有孔，該孔允許小于分子截留值的肽通過(guò)但基本阻斷大于所述分子截留值的肽通過(guò)。在一些實(shí)施方式中，分子截留值是約20kDa。在一些實(shí)施方式中，注射器/提取器各包括：a.與子腔室流體連通并通過(guò)陰離子選擇性膜與子腔室分開(kāi)的隔室；和/或b.與子腔室流體連通并通過(guò)雙極膜與子腔室分開(kāi)的隔室；和/或c.與子腔室流體連通并通過(guò)陽(yáng)離子選擇性膜與子腔室分開(kāi)的隔室。在一些實(shí)施方式中，該設(shè)備包括：被隔膜分為第一子腔室和第二子腔室的腔室，該隔膜阻斷或基本阻斷了第一和第二子腔室之間的液體流動(dòng)；且其中第一子腔室與第一電極電連通，第一電極通過(guò)第一分離膜與第一子腔室分開(kāi)；第二子腔室與第二電極電連通，第二電極通過(guò)第二分離膜與第二子腔室分開(kāi)，分離膜能滲透小離子但不能滲透較大分子。第一子腔室與第一質(zhì)子/陰離子注射器/提取器和第一氫氧根/陽(yáng)離子注射器/提取器流體連通；第二子腔室與第二質(zhì)子/陰離子注射器/提取器和第二氫氧根/陽(yáng)離子注射器/提取器流體連通；且且第二子腔室包括出口。在一些實(shí)施方式中，第二子腔室小于第一子腔室。在一些實(shí)施方式中，第一電極是陽(yáng)極且第二電極是陰極。在一些實(shí)施方式中，第一電極是陰極且第二電極是陽(yáng)極。在一些實(shí)施方式中，注射器/提取器直接連接至對(duì)應(yīng)的子腔室。在一些實(shí)施方式中，注射器/提取器通過(guò)管或通道連接至對(duì)應(yīng)的子腔室。在一些實(shí)施方式中，第二子腔室還包括一個(gè)或多個(gè)進(jìn)口。在一些實(shí)施方式中，隔膜包括一層交聯(lián)聚合物，從而抑制流體擴(kuò)散。在一些實(shí)施方式中，隔膜含有孔，孔允許小于分子截留值的肽通過(guò)但基本阻斷大于所述分子截留值的肽通過(guò)。在一些實(shí)施方式中，分子截留值是約10、15、20、25或30kDa，例如10-30kDa。在一些實(shí)施方式中，質(zhì)子/陰離子注射器/提取器各包括a.與子腔室流體連通并通過(guò)陰離子選擇性膜與子腔室分開(kāi)的第一隔室；和b.與子腔室流體連通并通過(guò)雙極膜與子腔室分開(kāi)的第二隔室。在一些實(shí)施方式中，氫氧根/陽(yáng)離子注射器/提取器各包括：a.與子腔室流體連通并通過(guò)陽(yáng)離子選擇性膜與子腔室分開(kāi)的第三隔室；和b.與子腔室流體連通并通過(guò)雙極膜與子腔室分開(kāi)的第四隔室。還提供了包含本文所述設(shè)備的系統(tǒng)，該設(shè)備通過(guò)導(dǎo)線連接至電源，可選地，該系統(tǒng)還包括泵、UV檢測(cè)器、pH計(jì)和/或電導(dǎo)計(jì)。還提供了從樣品中純化目標(biāo)蛋白或肽的方法。在一些實(shí)施方式中，該方法包括：提供上文所述或本文他處所述設(shè)備；將樣品加載至第一子腔室或第一和第二子腔室，加載后第一和第二子腔室含有流體；控制注射器/提取器以調(diào)節(jié)腔室中流體的pH使得樣品的一些組分因pH調(diào)整而帶電且一些組分不帶電；在第一和第二電極之間施加電壓，從而使至少一些帶電組分移動(dòng)至第二子腔室中；以及通過(guò)第二子腔室中的出口移除包含帶電組分的第二腔室中的流體，從而將樣品中的目標(biāo)蛋白或肽與樣品的至少一些其他組分分離。在一些實(shí)施方式中，一種或多種目標(biāo)蛋白或肽是移動(dòng)至所述第二子腔室的帶電組分，并在移出后收集該目標(biāo)蛋白或肽。在一些實(shí)施方式中，移動(dòng)至第二子腔室的帶電組分是污染物并棄去該污染物。在一些實(shí)施方式中，樣品僅加載至所述第一子腔室。在一些實(shí)施方式中，樣品加載至所述第一和第二子腔室。在一些實(shí)施方式中，第一電極是陰極(負(fù)電荷)且第二電極是陽(yáng)極(正電荷)，并且控制包括調(diào)節(jié)流體的pH使其低于目標(biāo)蛋白或肽的pI，使得目標(biāo)蛋白或肽具有整體正電荷且樣品的至少一些其他組分帶有負(fù)電荷；且施加電壓導(dǎo)致帶負(fù)電荷的組分移動(dòng)至第二子腔室且目標(biāo)蛋白或肽留在第一子腔室中；且從第二子腔室中移除流體，該流體包含移動(dòng)的組分，并在第二子腔室中可選地使用新流體代替移除的流體；并且，隨后控制注射器/提取器以調(diào)節(jié)腔室中流體的pH使其高于目標(biāo)蛋白或肽的pI，使得目標(biāo)蛋白或肽具有整體負(fù)電荷；在第一和第二電極之間施加電壓，從而使帶負(fù)電荷的目標(biāo)蛋白或肽移動(dòng)至第二子腔室中；以及通過(guò)第二子腔室中的出口移除并收集第二子腔室中的流體，該流體包含目標(biāo)蛋白或肽，從而將樣品中的目標(biāo)蛋白或肽與樣品的至少一些其他組分分離。在一些實(shí)施方式中，第一電極是陽(yáng)極(正電荷)且第二電極是陰極(負(fù)電荷)，并且控制包括調(diào)節(jié)流體的pH使其高于目標(biāo)蛋白或肽的pI，使得目標(biāo)蛋白或肽具有整體負(fù)電荷且樣品的至少一些其他組分帶有正電荷；且施加電壓導(dǎo)致帶正電荷的組分移動(dòng)至第二子腔室且目標(biāo)蛋白或肽留在第一子腔室中；且從第二子腔室中移除流體，該流體包含移動(dòng)的組分，并在第二子腔室中可選地使用新流體代替移除的流體；并且，隨后控制注射器/提取器以調(diào)節(jié)流體的pH使其低于目標(biāo)蛋白或肽的pI，使得目標(biāo)蛋白或肽具有整體正電荷；在第一和第二電極之間施加電壓，從而使帶正電荷的目標(biāo)蛋白或肽移動(dòng)至第二子腔室中；以及通過(guò)第二子腔室中的出口移除并收集第二子腔室中的流體，該流體包含目標(biāo)蛋白或肽，從而將樣品中的目標(biāo)蛋白或肽與樣品的至少一些其他組分分離。在一些實(shí)施方式中，樣品包含蛋白且隔膜含有孔，該孔允許小于分子截留值的肽通過(guò)但基本阻斷大于截留值的肽通過(guò)，且加載包括將樣品加載至第一子腔室，可選地，控制包括控制注射器/提取器以調(diào)節(jié)第一子腔室中的流體的pH；向第一子腔室中加入第一蛋白酶，加入時(shí)的條件允許第一蛋白酶從蛋白中生成肽；在第一和第二電極之間施加電壓，從而使至少一些大小低于所述分子截留值的帶電的肽移動(dòng)至第二子腔室中。在一些實(shí)施方式中，所述分子截留值是約10、15、20、25或30kDa，例如10-30kDa。在一些實(shí)施方式中，所述方法還包括，向第一子腔室中加入第二蛋白酶，加入時(shí)的條件允許第二蛋白酶從所述蛋白中生成肽；在第一和第二電極之間施加電壓，從而使至少一些大小低于所述分子截留值的帶電的肽移動(dòng)至第二子腔室中。在一些實(shí)施方式中，所述方法包括，在加入第二蛋白酶之前或之后，調(diào)節(jié)第一子腔室中的流體的pH至對(duì)第二蛋白酶最優(yōu)的pH。在一些實(shí)施方式中，在加入第一蛋白酶前或后，所述方法包括在第一和第二電極之間施加電壓，從而使至少一些帶電的肽(如果存在)從所述樣品中移至第二子腔室中。在一些實(shí)施方式中，所述方法還包括在第二子腔室中收集肽。附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1顯示了本文所述設(shè)備的示例性實(shí)施方式。在兩個(gè)電極(1和2)之間施加的電壓可使帶電分子朝合適的電極(陰極或陽(yáng)極，取決于所帶電荷)移動(dòng)?？梢砸苿?dòng)帶電分子，例如從第一子腔室(14)通過(guò)膜(8)至第二子腔室(15)。可使用4A、5A、6A、7A、4B、5B、6B和7B中描述的離子注射器/提取器調(diào)節(jié)并改變各子腔室的pH。其他膜(3A和3B)可保護(hù)子腔室中的溶液和組分，使其不接觸電極?？蛇x地，第一子腔室(14)可包括一個(gè)或多個(gè)出口(10)和進(jìn)口(9)。類似地，第二子腔室(15)可包括一個(gè)或多個(gè)出口(11)和進(jìn)口(12)。圖2顯示了本文所述設(shè)備的示例性實(shí)施方式。在兩個(gè)電極(1和2)之間施加的電壓可使帶電分子朝合適的電極(陰極或陽(yáng)極，取決于所帶電荷)移動(dòng)。可以移動(dòng)帶電分子，例如從第一子腔室(14)通過(guò)膜(8)至第二子腔室(15)。在這一實(shí)施方式中，可使用4A、5A、6A、7A、4B、5B、6B和7B中描述的離子注射器/提取器調(diào)節(jié)并改變儲(chǔ)器(16和17)中溶液的pH。隨后可將溶液從儲(chǔ)器(16)通過(guò)進(jìn)口(9)移動(dòng)至第一子腔室(14)中并從儲(chǔ)器(17)通過(guò)進(jìn)口(12)移動(dòng)至第二子腔室(15)中。需要時(shí)，泵(13A和13C)可移動(dòng)溶液。需要時(shí)，出口(10和11)可使溶液循環(huán)回儲(chǔ)器中。需要時(shí)，泵(13B)可從外部來(lái)源泵入新鮮溶液。其他膜(3A和3B)可保護(hù)子腔室中的溶液和組分，使其不接觸電極。圖3顯示了質(zhì)子注射器，包括與通道相鄰的小隔室，其中浸有電極(例如Pt電極)，和將隔室與通道分隔的雙極膜。該圖并不旨在顯示完整的設(shè)備，而是僅僅顯示質(zhì)子注射器與子腔室相連的可能方式。圖4顯示了氫氧根注射器，包括與通道相鄰的小隔室，其中浸有電極(例如Pt電極)，和將隔室與通道分隔的雙極膜。該圖并不旨在顯示完整的設(shè)備，而是僅僅顯示氫氧根注射器與子腔室相連的可能方式。圖5顯示了向子腔室注射陰離子(所示的氯離子)和質(zhì)子的隔室。該圖并不旨在顯示完整的設(shè)備，而是僅僅顯示隔室與子腔室相連的可能方式。圖6顯示了向子腔室注射陽(yáng)離子(所示的鈉離子)和氫氧根離子的隔室。該圖并不旨在顯示完整的設(shè)備，而是僅僅顯示隔室與子腔室相連的可能方式。圖7顯示了向子腔室注射質(zhì)子同時(shí)從子腔室提取陽(yáng)離子(所示的鈉離子)的隔室。該圖并不旨在顯示完整的設(shè)備，而是僅僅顯示隔室與子腔室相連的可能方式。圖8顯示了向子腔室注射氫氧根離子同時(shí)從子腔室提取陰離子(所示的氯離子)的隔室。該圖并不旨在顯示完整的設(shè)備，而是僅僅顯示隔室與子腔室相連的可能方式。圖9是實(shí)施例中所述設(shè)備的示意圖。圖10是實(shí)施例中所述系統(tǒng)的示意圖。圖11顯示了用于移動(dòng)帶電分子通過(guò)如實(shí)施例中所述膜的設(shè)備。發(fā)明詳述I.介紹提供了設(shè)備，該設(shè)備允許通過(guò)pH依賴的電荷對(duì)樣品進(jìn)行分級(jí)分離，從而完成樣品組分的純化。所述設(shè)備提供了被膜(稱作“隔膜”)分成至少兩個(gè)子腔室的腔室，該膜基本阻斷了子腔室之間的流體流動(dòng)但允許一些或全部樣品組分(例如蛋白、核酸等)在電流存在的情況下跨膜移動(dòng)。這兩個(gè)子腔室各自與電極電連通，從而可在電極之間并因此橫跨兩個(gè)子腔室施加電壓?？捎脴悠芳虞d一個(gè)或多個(gè)子腔室，并調(diào)節(jié)子腔室的pH使得樣品中的一些組分帶電。例如，組分的整體電荷取決于該組分的pI。如果pH高于pI，組分會(huì)具有整體負(fù)電荷，而如果pH低于pI，組分會(huì)具有整體正電荷。一旦跨電極施加電壓，帶正電荷的組分會(huì)朝負(fù)極(陰極)移動(dòng)而帶負(fù)電荷的組分會(huì)朝正極(陽(yáng)極)移動(dòng)。如果已知樣品中目標(biāo)分子的pI，可如本文詳述的方法設(shè)計(jì)pH和電極以從樣品的其他組分中純化目標(biāo)分子。本文所述實(shí)施方式的優(yōu)勢(shì)在于包括了離子“注射器/提取器”(在下文中進(jìn)一步討論)，從而可以在不改變緩沖液等的情況下改變?cè)O(shè)備中溶液的pH。這將允許在純化期間一次或多次改變pH，從而使用超過(guò)一次的pH“截留”對(duì)組分進(jìn)行選擇，或者在使用活性酶的實(shí)施方式中，將pH條件與酶進(jìn)行匹配。不同組分的不同電荷允許使用電場(chǎng)通過(guò)電荷分離組分。因此，通過(guò)在該過(guò)程期間改變pH，可改變多種組分的電荷，從而進(jìn)行多輪分離。例如，可將pH設(shè)置為略高于目標(biāo)的pI(使得目標(biāo)帶負(fù)電荷)并使所有帶正電荷的分子與目標(biāo)分離。隨后，可改變pH使其略低于目標(biāo)的pI(使得目標(biāo)帶正電荷)并可除去所有帶負(fù)電荷的組分，從而使除了與目標(biāo)具有非常類似pI的任意組分之外的所有組分與目標(biāo)分離。該方法可用于多種目的。例如，該方法可用于通過(guò)使用具有特定分子量大小限制的膜選擇特定大小的肽，或者從具有較高和/或較低pI的分子中選擇某些pI的分子。II.設(shè)備圖1顯示了本發(fā)明設(shè)備的實(shí)施方式的基本設(shè)計(jì)。兩個(gè)子腔室(14和15)一起形成一個(gè)腔室，其間由膜(8)分開(kāi)。為便于說(shuō)明，左側(cè)的子腔室稱作“第一”子腔室而右側(cè)的子腔室稱作“第二”子腔室，但需要時(shí)可將兩個(gè)子腔室的方向反轉(zhuǎn)。通常，如本文所用，第二子腔室是組分最終移動(dòng)至其中并從中收集目標(biāo)分子和/或除去廢物分子的子腔室。該設(shè)備可被設(shè)計(jì)用于接收第一子腔室或第一和第二子腔室中的樣品，此時(shí)第二子腔室用于收集。因此，在一些實(shí)施方式中，整個(gè)腔室可以是頂部開(kāi)放的，例如具有可移除或鉸接蓋。因此，在一些實(shí)施方式中，需要時(shí)可從頂部加載樣品?；蛘?，或聯(lián)合使用，第一和/或第二子腔室可具有一個(gè)或多個(gè)進(jìn)口以導(dǎo)入樣品。在一些實(shí)施方式中，第一和/或第二子腔室可具有一個(gè)或多個(gè)出口以從第二子腔室中排出流體。膜(8)(即隔膜)將基本或完全阻斷子腔室之間的流體流動(dòng)，但允許樣品組分和較小分子的跨膜移動(dòng)，尤其在帶電和存在電場(chǎng)時(shí)。例如，樣品的蛋白和核酸組分可跨膜流動(dòng)。膜的示例可包括，例如，低結(jié)合經(jīng)修飾的纖維素膜(如聚磺酸酯膜)。在一些實(shí)施方式中，膜(8)可被一層交聯(lián)的聚合物(如聚丙烯酰胺、瓊脂糖等)覆蓋以避免電場(chǎng)不存在時(shí)組分的跨膜擴(kuò)散。如下所述，在一些實(shí)施方式中，膜可具有特定大小的孔以排除大于特定大小(“截留值”)的分子同時(shí)允許較小的分子通過(guò)。例如，在一些實(shí)施方式中，分子量截留值是約10、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25kDa。第一電極與第一子腔室電連通且第二電極與第二子腔室電連通?！半娺B通”指第一和第二電極能夠產(chǎn)生跨兩個(gè)子腔室(14,15)和隔膜(8)的電壓。例如，在一些實(shí)施方式中，第一電極位于第一子腔室中或與其相鄰，且第二電極位于第二子腔室中或與其相鄰。在一些實(shí)施方式中，一種膜(不同于分隔子腔室的膜(8)，在本文中稱作“分離膜”)可將電極與子腔室內(nèi)流體分開(kāi)，從而避免樣品組分接觸電極(接觸則可能使其變性)...