基于不同基質純化重組蛋白(bái)的研究進展

摘要：重組蛋白(bái)生産的目的是獲得高(gāo)質量的純蛋白(bái)樣品，在蛋白(bái)純化過程中是基于不同類型的純化标簽對(duì)目的蛋白(bái)進行回收利用(yòng)，爲滿足高(gāo)效獲得符合要求的産品這(zhè)一需求，各種快(kuài)速分離純化重組蛋白(bái)的技術應運而生。标簽介導的蛋白(bái)質功能(néng)材料質已成爲純化目的蛋白(bái)最綠色和(hé)經濟有效的方法，未來(lái)對(duì)這(zhè)些(xiē)環保材料在蛋白(bái)純化的應用(yòng)将進一步擴大(dà)。因此，開(kāi)發快(kuài)速、可靠和(hé)具有成本效益的重組蛋白(bái)分離和(hé)純化技術一直是重要的考慮因素，并應用(yòng)于生物技術和(hé)生物醫(yī)學等領域。

近年來(lái)，重組蛋白(bái)用(yòng)于晶體學研究、免疫學特性探究、酶學和(hé)醫(yī)學應用(yòng)（如藥物蛋白(bái)）及蛋白(bái)質特性（如功能(néng)、活性和(hé)結構）的一般性研究。重組蛋白(bái)的生産和(hé)純化密切相關，蛋白(bái)質生産宿主的選擇不僅影響蛋白(bái)質的擴增和(hé)分離，而且影響純化産物的方式，基因工(gōng)程技術的不斷進步增加宿主細胞，如細菌、哺乳動物、昆蟲和(hé)酵母等中生産的大(dà)量重組蛋白(bái)的可用(yòng)性，其中大(dà)腸杆仍是最廣泛使用(yòng)的菌株。然而，在重組蛋白(bái)質純化過程中依然要克服許多技術難題才能(néng)獲得高(gāo)質量的蛋白(bái)質樣品，滿足既定的純度和(hé)構象要求，這(zhè)對(duì)重組蛋白(bái)的純化和(hé)表征可能(néng)要求高(gāo)、昂貴且耗時(shí)，但(dàn)可以确定蛋白(bái)質的質量，因此，重組蛋白(bái)的成功應用(yòng)很(hěn)大(dà)程度取決于其高(gāo)效的下(xià)遊加工(gōng)，包括蛋白(bái)質純化、質量驗證、量化和(hé)儲存等條件。
蛋白(bái)質工(gōng)程功能(néng)材料的應用(yòng)前景十分廣闊，在固體材料和(hé)生物元素之間建立特定的非共價/共價相互作(zuò)用(yòng)的顯著能(néng)力，促進定制和(hé)先進功能(néng)材料的開(kāi)發，以及下(xià)一代雜(zá)交材料的應用(yòng)，在蛋白(bái)純化過程中标簽介導的重組蛋白(bái)可與多種材料結合，最适合用(yòng)于蛋白(bái)質純化過程，因此獲取高(gāo)質量的蛋白(bái)質樣品被運用(yòng)于各個領域。

目前，有許多蛋白(bái)質表達的系統，例如大(dà)腸杆菌、畢赤酵母等可以爲各種肽和(hé)蛋白(bái)質提供對(duì)應的表達宿主，最終将目的肽或蛋白(bái)純化出來(lái)進行研究。因此，從(cóng)其他(tā)細胞内容物中快(kuài)速且經濟地純化活性生物重組蛋白(bái)被認爲是生物技術領域的最大(dà)挑戰之一，通過将遺傳序列與親和(hé)标簽整合，可以促進目标蛋白(bái)或酶的純化。

使用(yòng)不同重組蛋白(bái)标簽可對(duì)重組蛋白(bái)有不同的回收效果，在生化蛋白(bái)方面，其主要作(zuò)用(yòng)是提高(gāo)蛋白(bái)質産物進入高(gāo)質量水(shuǐ)平，抑制蛋白(bái)質水(shuǐ)解反應，促進目标蛋白(bái)的折疊過程，保護抗原性集成蛋白(bái)，增強蛋白(bái)質的溶解度，以及提高(gāo)單鏈抗體标記結合技術的敏感性。

在重組蛋白(bái)标簽可根據性能(néng)分爲兩大(dà)類。一是溶解度标簽。這(zhè)些(xiē)标簽增加了(le)目的蛋白(bái)的溶解度，提高(gāo)了(le)靶蛋白(bái)表達和(hé)穩定性，這(zhè)種類型的标簽主要有GST、MBP、Nus A、Trx和(hé)SUMO等。二是親和(hé)标簽。這(zhè)些(xiē)标簽使用(yòng)結合親和(hé)基質捕獲目标蛋白(bái)，主要有Poly、His、Flag、HA、Strep II、CBP1、CBD2等。親和(hé)性标簽有時(shí)也(yě)可作(zuò)爲溶度增強劑使用(yòng)，但(dàn)對(duì)于溶解度低(dī)或表達水(shuǐ)平低(dī)的蛋白(bái)質，應同時(shí)使用(yòng)可溶性标簽和(hé)結合标簽以實現(xiàn)蛋白(bái)質的正确表達和(hé)純化。

通常選擇小(xiǎo)标簽是爲了(le)不容易影響目的蛋白(bái)的折疊、生物活性和(hé)免疫原性。所有的蛋白(bái)質标簽，無論大(dà)小(xiǎo)，都可能(néng)對(duì)蛋白(bái)質的生物學功能(néng)、理(lǐ)化性質的改變、免疫和(hé)防止蛋白(bái)質結晶産生幹擾作(zuò)用(yòng)，融合蛋白(bái)标簽的分離主要有3種方法，即化學法、酶法和(hé)自(zì)切割标記，标簽大(dà)小(xiǎo)也(yě)取決于蛋白(bái)質的整體構象。
編碼N或C端序列的基因與靶蛋白(bái)結合并最終與靶蛋白(bái)表達，通過融合标記與靶蛋白(bái)分離純化。

蛋白(bái)質純化/固定标簽可以在固體材料和(hé)生物元素之間建立特定非共價/共價相互作(zuò)用(yòng)的顯着能(néng)力，促進對(duì)先進的功能(néng)材料及下(xià)一代混合材料的創造。親和(hé)标簽可與多種材料（合成、天然或混合）結合，最适合蛋白(bái)質純化。已報(bào)道(dào)過的基質材料有基于金(jīn)屬和(hé)非金(jīn)屬材料爲基質純化标簽蛋白(bái)、基于碳基材料純化标簽蛋白(bái)、基于聚合物/多糖材料純化标簽蛋白(bái)、基于複合材料純化标簽蛋白(bái)。

已報(bào)道(dào)過的基質材料有基于金(jīn)屬和(hé)非金(jīn)屬材料爲基質純化标簽蛋白(bái)、基于碳基材料純化标簽蛋白(bái)、基于聚合物/多糖材料純化标簽蛋白(bái)、基于複合材料純化标簽蛋白(bái)。二氧化矽低(dī)成本，易于提取或合成，純度非常高(gāo)且可重複使用(yòng)，地球資源豐富且生态友好(hǎo)型的一種基質材料，可成爲蛋白(bái)質純化/固定化方案最佳選擇之一。已報(bào)道(dào)利用(yòng)二氧化矽爲基質純化目的蛋白(bái)的有通常利用(yòng)綠色熒光蛋白(bái)（GFP/EGFP)作(zuò)爲靶蛋白(bái)，以His6、Car9、SB7、R5等标簽純化熒光蛋白(bái)，通過該基質提高(gāo)目的蛋白(bái)的回收率及純度。

碳基材料主要通過非共價相互作(zuò)用(yòng)，屬于單步功能(néng)化材料，已報(bào)道(dào)有關碳基材料純化蛋白(bái)的文(wén)獻較少；已報(bào)道(dào)有關聚合物/多糖爲材料純化蛋白(bái)的材料衆多，大(dà)多數聚合物是以樹脂爲載體對(duì)目的蛋白(bái)進行純化，如Khairil等和(hé)Keeble等利用(yòng)Spy Dock樹脂，通過合理(lǐ)的工(gōng)程設計(jì)，可以捕獲Spy Tag标簽融合并允許高(gāo)效洗脫目的蛋白(bái)。
複合材料是基于納米或分子尺度上(shàng)對(duì)蛋白(bái)進行固定純化，被廣泛應用(yòng)于生物技術、生物醫(yī)藥等方面。目前報(bào)道(dào)與複合材料結合的标簽主要以His6及SBP、CBM等。Zhou等合成一種高(gāo)效便捷的用(yòng)于純化和(hé)固定His标記的β-葡萄糖苷酶的Fe3O4/PM-G/IDA-Ni2+納米顆粒，采用(yòng)蒸餾-沉澱聚合法合成核/殼微球，用(yòng)亞氨基二乙酸（IDA）打開(kāi)微球殼上(shàng)的環氧環以結合Ni2+，固定化的β-葡萄糖苷酶可多次循環利用(yòng)，并保留原有活性的65%以上(shàng)，該材料在酶的純化和(hé)固定化方面顯示出巨大(dà)潛力。

蛋白(bái)質工(gōng)程材料的出現(xiàn)對(duì)蛋白(bái)質純化過程提供參考，可認爲是一種材料科學的未來(lái)。基于感興趣的肽、蛋白(bái)質特異性連接到(dào)有機或無機材料表面的标簽的單步純化和(hé)固定方法爲一系列不同的新型蛋白(bái)質、肽應用(yòng)開(kāi)辟了(le)道(dào)路。

參考文(wén)獻
[1]張飛(fēi)飛(fēi),朱睿,姜學權等.基于不同基質純化重組蛋白(bái)的研究進展[J].食品工(gōng)業,2023,44(07):274-280.