融合蛋白表達標簽的種類及各自的作用_abio生物試劑品牌網
蛋白質標簽技術是通過基因重組方法,將具有特定功能的多肽序列、蛋白質結構域或完整功能蛋白與目標蛋白進行融合表達的技術體系。該技術能夠實現目標蛋白的高效表達、便捷純化、精準檢測和動態追蹤等功能,已成為現代蛋白質研究中不可或缺的關鍵技術。基于親和層析原理,融合標簽能夠與特定層析介質發生高特異性結合,從而快速獲得高純度、高產量的目標蛋白,極大推動了蛋白質研究的標準化和高效化進程。
一、純化標簽
His 標簽
His 標簽由六個組氨酸殘基組成,是當前最為流行的標簽蛋白。其分子量僅約 0.84KD,這使其在融合后幾乎不會對目標蛋白的功能造成干擾。無論是在非離子型表面活性劑存在的溫和條件下,還是在用于處理包涵體蛋白的變性環境中,His 標簽融合蛋白都能游刃有余地進行純化。組氨酸殘基側鏈對固態鎳的強烈吸引力,讓固定化金屬螯合層析(IMAC)成為純化重組蛋白的得力手段。His 標簽不僅在蛋白純化方面表現出色,還在蛋白質 - 蛋白質、蛋白質 - DNA 相互作用研究中嶄露頭角。同時,其相對較低的免疫原性,使得將純化蛋白直接用于動物免疫制備抗體成為可能。此外,His 標簽還具備良好的兼容性,可與其他親和標簽攜手構建雙親和標簽,進一步拓展其應用范圍。
GST 標簽
GST(谷胱甘肽巰基轉移酶)標簽蛋白,其天然大小為 26KD。一方面,它具有高度的可溶性,能夠顯著提升外源蛋白在大腸桿菌中的溶解能力,有效避免蛋白因不溶而形成包涵體;另一方面,它在大腸桿菌中能夠大量表達,為提高目的蛋白的表達量立下汗馬功勞。GST 標簽融合蛋白在非變性條件下,可輕松借助 10mM 還原型谷胱甘肽進行洗脫,且多數情況下在水溶液中能保持可溶狀態并形成二聚體。這種特性使得 GST 標簽蛋白的純化過程相對溫和,能夠較好地保留蛋白的抗原性和生物活性。需要注意的是,由于 GST 在變性條件下會失去對谷胱甘肽樹脂的結合能力,因此在純化緩沖液中不可加入強變性劑。若要去除 GST 融合部分,可采用位點特異性蛋白酶進行切割。
MBP 標簽
MBP(麥芽糖結合蛋白)標簽蛋白大小為 40kDa,由大腸桿菌 K12 的 malE 基因編碼。它能夠有效增加在細菌中過量表達的融合蛋白,尤其是真核蛋白的溶解性。MBP 標簽可通過免疫分析方便地進行檢測,并且其融合位置十分靈活,既可以位于蛋白的 N 端,也能融合在 C 端。在純化過程中,融合蛋白可通過交聯淀粉親和層析一步完成純化,結合的融合蛋白只需用 10mM 麥芽糖在生理緩沖液中洗脫即可。不過,需要留意的是,一些融合蛋白在 0.2% Triton X - 100 或 0.25% Tween 20 存在下可能無法有效結合,而其他融合蛋白則不受此影響。此外,緩沖條件需控制在 pH7.0 到 8.5,鹽濃度可高達 1M,但同樣不能使用變性劑。若要去除 MBP 融合部分,同樣可借助位點特異性蛋白酶進行切除。
FLAG 標簽
FLAG 標簽蛋白由 8 個氨基酸(DYKDDDDK)組成,載體中構建的 Kozak 序列,使得帶有 FLAG 的融合蛋白在真核表達系統中能夠高效表達。FLAG 標簽具有諸多優點,它通常不會與目的蛋白發生相互作用,也不會影響目的蛋白的功能與性質。融合 FLAG 的目的蛋白可直接通過 FLAG 進行親和層析,這種非變性純化方式能夠有效純化有活性的融合蛋白,且純化效率極高。同時,FLAG 標簽還能被抗 FLAG 的抗體精準識別,這為通過 Western Blot、ELISA 等方法對含有 FLAG 的融合蛋白進行檢測與鑒定提供了極大的便利。更為出色的是,融合在 N 端的 FLAG 可被腸激酶切除(DDDK),從而輕松獲得特異的目的蛋白。
Avi 標簽
AviTag 標簽蛋白是一個由 15 個氨基酸組成的短肽,它擁有一個獨特的單生物素化賴氨酸位點,且與已知天然可生物素化序列截然不同。無論是在體外還是體內環境中,幾乎所有的蛋白都能在這個獨特的 Avi Tag 位點輕易且高效地被生物素化。生物素化過程通過酶和底物的反應實現,反應條件溫和且標記專一性極高。AviTag 標簽的分子量極小,僅有 15 個氨基酸,這使得它對蛋白空間結構的影響微乎其微。在純化重組蛋白時,可選用低親和性的單體抗生物素蛋白或抗生物素蛋白衍生物,從而實現對融合蛋白的有效分離與純化。
SUMO 標簽
SUMO 標簽蛋白屬于小分子泛素樣修飾蛋白家族,盡管在一級結構上與泛素僅有 18% 的同源性,但兩者在三級結構和生物學功能上卻極為相似。SUMO 標簽不僅能夠顯著提高融合蛋白的表達量,還具備抗蛋白酶水解的能力,能夠有效保護靶蛋白不被降解。同時,SUMO 標簽還能促進靶蛋白的正確折疊,提高重組蛋白的可溶性,為后續的蛋白研究與應用提供了更優質的材料。
Halo Tag
HaloTag 標簽蛋白是一種經過遺傳修飾的脫鹵素酶衍生物,分子量為 33KDa,可與多種合成的 HaloTag 配基高效地共價結合。HaloTag 標簽能夠融合在重組蛋白的 N 端或 C 端,并且在原核和真核系統中均能順利表達。HaloTag 配基作為小分子化學物,無論是在體外還是體內環境下,都能與 HaloTag 蛋白緊密共價結合。這種獨特的共價結合特性,使得 HaloTag 標簽在蛋白純化和標記等方面展現出強大的優勢,為科研人員提供了一種高效、穩定的蛋白處理工具。
SNAP Tag
SNAP Tag 作為新一代的蛋白標簽技術,以其極高的專一性和出色的穩定性脫穎而出。它的最大亮點在于能夠適用于多種復雜環境下的蛋白質檢測與純化,無論是在活細胞內、溶液中,還是在固態相(如 SDS - PAGE gels)中,都能大顯身手。SNAP Tag 源于人的 O6 - 甲基鳥嘌呤 - DNA 甲基轉移酶,其與底物的結合具有高度特異性。在反應過程中,SNAP Tag 所帶的活性巰基位點會與苯甲基鳥嘌呤所攜帶的側鏈苯甲基基團發生共價結合,釋放出鳥嘌呤,從而使目的蛋白攜帶上苯甲基基團所帶的標記物。
由于苯甲基鳥嘌呤在生化條件下極為穩定,且不會與其他蛋白發生作用,因此 SNAP 標簽反應具有極高的特異性。在純化過程中,只需將純化的或未純化的 SNAP - Tag 融合蛋白與表面固定了苯甲基鳥嘌呤的基質混合,蛋白即可特異性地與底物作用,形成共價鍵,實現融合蛋白的固定與純化,為蛋白研究與應用帶來了極大的便利。
二、報告標簽
c - Myc 標簽
c - Myc 標簽蛋白由 11 個氨基酸組成,其標簽序列 Glu - Gln - Lys - Leu - Ile - Ser - Glu - Glu - Asp - Leu,作為抗原表位,即便表達在不同的蛋白質框架中,也能被相應抗體精準識別。在科研領域,c - Myc tag 已在 Western - blot 雜交技術、免疫沉淀和流式細胞計量術等方面得到廣泛應用,成為檢測重組蛋白質在靶細胞中表達情況的得力工具。憑借其高靈敏度和特異性,c - Myc 標簽能夠為科研人員提供準確的蛋白表達信息,助力深入探究蛋白的功能與作用機制。
HA 標簽
HA 標簽蛋白的標簽序列 YPYDVPDYA,源自流感病毒的紅細胞凝集素表面抗原決定簇,僅有 9 個氨基酸。這個小巧的標簽具有獨特的優勢,它對外源靶蛋白的空間結構影響極小,能夠輕松構建成標簽蛋白并融合到 N 端或者 C 端。在檢測方面,常用 Anti-HA 抗體檢測和 ELISA 檢測對其進行分析。HA 標簽的存在,為蛋白的檢測與鑒定提供了一種簡單、有效的途徑,在生物藥研發過程中發揮著不可或缺的作用。
熒光素酶
熒光素酶來源于生物體內的熒光素,常見的有螢火蟲熒光素酶、海腎熒光素酶和 Guassia 熒光素酶。與普通融合蛋白標簽不同,熒光素酶構建的報告基因宛如一把精準的尺子,可用作目的基因的定量分析。在分子生物學研究中,這種技術被稱為報告基因檢測法或螢光素酶檢測法(Luciferase Assay)。其具有諸多顯著優點,如靈敏度高,能夠檢測到極微量的目的基因表達;檢測幅度寬,可適應不同水平的基因表達變化;由于不是哺乳動物細胞內源性基因,避免了內源性干擾;重復性好,實驗結果穩定可靠;并且與 HTS(高通量篩選)技術高度兼容,能夠滿足大規模藥物篩選等實驗需求。螢火蟲和海腎熒光素酶因其來源不同、蛋白結構和底物差異大,在實驗中不會相互影響,已被廣泛應用于協同報告并進行均一化研究,為基因表達調控、啟動子功能研究等提供了強大的技術支持。
熒光標簽蛋白
熒光標簽蛋白家族,如 eGFP/eCFP/eYFP/eCherry 等,各具獨特的激發波長和發射波長,它們均由野生型熒光蛋白通過氨基酸突變和密碼子優化而來。以 eGFP 為例,相較于 GFP,其熒光強度更強,熒光性質也更加穩定。同時,載體中構建的 Kozak 序列使得含有 eGFP 的融合蛋白在真核表達系統中能夠高效表達。mCherry 作為從 DsRed 演化而來的優秀單體紅色熒光蛋白,在 N 端和 C 端融合外源蛋白時,對熒光蛋白活性和目標蛋白功能幾乎沒有明顯影響。這些熒光標簽蛋白融合表達目的蛋白后,無需破碎組織細胞,也無需添加任何底物,只需借助熒光顯微鏡,就能在活細胞中實時發出明亮的熒光,清晰地顯示目的基因的表達情況,且熒光性質穩定,被譽為活細胞探針。通過熒光標簽蛋白,科研人員能夠直觀地觀察目的蛋白在細胞中的定位、遷移變化等動態過程,同時細胞內的其他產物不會干擾其檢測,使得檢測過程更加快速、簡便、靈敏且重現性好。
此外,其低消耗、高靈敏度的特點,使其十分適用于高通量的藥物篩選。因此,熒光標簽蛋白在基因表達調控、轉基因功能研究、蛋白功能定位等多個領域得到了廣泛應用,為生物藥研發和生命科學研究注入了強大的活力。在病毒研究方面,mCherry 紅色熒光蛋白更是展現出得天獨厚的優勢,例如用 mRFP 或 mCherry 標記 HIV 病毒顆粒,能夠深入研究 HIV 與宿主細胞之間的相互作用,為攻克艾滋病等相關疾病提供了有力的研究手段。
產品信息
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