众力资讯网

His标签包涵体蛋白纯化操作指南

随着重组 DNA 技术的不断成熟,大肠杆菌因其遗传背景清晰、培养成本低、繁殖迅速的特点,成为外源重组蛋白生产的首选原核表

随着重组 DNA 技术的不断成熟,大肠杆菌因其遗传背景清晰、培养成本低、繁殖迅速的特点,成为外源重组蛋白生产的首选原核表达系统。但在目的蛋白高表达过程中,宿主细胞的蛋白折叠能力可能无法匹配肽链合成速率,导致新合成的肽链难以快速形成正确三维构象,最终通过分子间相互作用聚集,形成不溶性蛋白质聚集体,即包涵体。包涵体蛋白的纯化难度较大,本人根据自己包涵体蛋白的纯化经验,总结了其中的一些要点,现分享给大家。

一、His标签包涵体蛋白的生物学本质

包涵体是重组蛋白异源表达(特别是大肠杆菌系统中)形成的不溶性颗粒状聚集体,核心成分为错误折叠或部分折叠的目的蛋白,通常呈致密类结晶或无定形结构。这类聚集体的结构特性与蛋白折叠异常的本质,直接决定了其纯化过程的复杂性。

包涵体蛋白的纯化难度主要体现在三个方面:一是其不溶性结构需借助强变性剂才能打破,且变性后蛋白易重新聚集,对溶解与复性条件的把控要求极高;二是目的蛋白与杂蛋白、核酸等紧密结合,需通过多步洗涤与纯化才能有效分离,且过程中易发生目的蛋白降解或活性丧失;三是含多个二硫键的复杂蛋白折叠过程易出现中间体聚集,进一步增加了纯化难度。

虽然包涵体的形成为后续复性与纯化处理带来一定挑战,但仍有其突出优势:既能实现目的蛋白的高度富集,又能规避宿主蛋白酶对目的蛋白的降解风险,尤其在表达对宿主细胞有毒性或自身易降解的重组蛋白时更为明显。因此,选择适配的纯化工具并建立高效的复性与纯化技术流程,是获取具有生物学功能的高纯度重组蛋白的核心关键。

二、His标签包涵体蛋白纯化的核心考量

包涵体蛋白纯化围绕 “分离富集-变性溶解-复性重构-精细纯化”四大核心流程展开,不仅各环节操作会直接影响目的蛋白回收率与活性,整体效果还受多重关键因素影响,包括试剂选用方面也应综合考量。

首先是目的蛋白的初步富集,这是整个蛋白纯化实验成功的基础。通过酶解或机械破碎法裂解宿主细胞,经差速离心获得包涵体沉淀,再用含低浓度去垢剂与还原剂的缓冲液洗涤沉淀,以去除表面吸附的杂蛋白、核酸及脂类杂质。

变性溶解阶段,层析介质的性能与稳定性至关重要。包涵体蛋白变性需用到 8M 尿素、6M盐酸胍等强变性剂,还常伴随高盐、pH波动等极端条件,对介质的综合耐受能力提出了更高要求。目前市面上多数介质仅能实现单一维度的耐还原或耐变性,难以同时应对包涵体纯化的复杂场景,适配性有限。据了解,国内百代生物研发的一款His标签蛋白纯化介质BIOG Ni-NTA agarose 6FF,具有更全面的耐受性能,可稳定应对高浓度变性剂与酸碱溶液场景。同时该介质金属离子螯合稳定性强,蛋白载量超40mg/mL,显著优于市面多数同类产品,综合性能更契合包涵体蛋白纯化的核心需求。

此外,复性重构阶段还需重视复性条件的精准度与可控性。复性是决定蛋白活性回收率的关键环节,若复性条件把控不当,则极易导致蛋白二次聚集,使目的蛋白无法正确折叠,最终大幅降低活性回收率,甚至导致纯化失败。

总体而言,His 标签包涵体蛋白的纯化是一项十分复杂的过程。若实验人员逐一步骤查阅文献摸索参数、自行搭配试剂,不仅耗时费力,还极易因操作差异、试剂适配问题导致实验成功率低、结果重复性差,因此选择专用蛋白纯化试剂盒是更高效的解决方案。但目前市面上像赛默飞、默克等品牌提供的多为通用型 His标签蛋白纯化试剂盒,需额外单独配备包涵体裂解液等试剂,实际使用中可能面临流程衔接不畅等问题。而百代生物研发有专门的His标签包涵体蛋白纯化试剂盒,从试剂体系到操作流程均满足包涵体纯化的需求,既能大幅提升实验效率,又能有效保障结果的稳定性与重复性,是包涵体蛋白表达纯化的理想选择。