基因工程蛋白纯化研究

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1、重组蛋白纯化概述蛋白的分离纯化是生物工程下游阶段一个比较重要的部分，尤其在基因工程重组蛋口的分离纯化中，上游过程的许多因素会直接影响到下游蛋白的分离，充分利用上游对下游的影响，对蛋白的纯化做一个全面的考虑和整体的设计。是否带有亲和标签，His标签，GST标签等，不同的亲和标签选择不同的纯化方案；可能是可溶性表达，可能形成包涵体，可溶性的蛋口往往需要复杂的纯化步骤，而包涵体易于分离，纯度较高，但回收具冇生物活性的蛋白却变的相当困难，需要对聚集的蛋口进行变复性，通常活性蛋白的得率比较低；是否对宿主细胞具有毒性，从而选择抗毒性的表达系统；怎样选择表达系

2、统，是大肠杆菌表达系统，酵母表达系统还是CHO细胞表达系统，不同的表达系统和培养方法显著影响下游的处理过程，目标蛋口表达的定位（胞内、细胞内膜、周质空间和胞外），蛋白表达的量都依赖于所选择的表达系统；蛋白的化学性质，是否容易被蛋白酶降解，是否会和一些金属离子，化学成分发生反应；蛋口的物理性质，是否对温度敏感等。从蛋白基因的获取，蛋白基因的克隆，蛋白的表达，做好一•个整体的规划，将对纯化工作的方便快捷高效带來关键的影响。基因工程构建的纯化标记有很多，通过改变cI）NA在被表达的蛋白的氨基端或竣基端加入少许几个额外氨基酸，这个加入的标记可用来作为一个

3、冇效的纯化依据。GST融合载体,蛋白A融合载体,含组氨酸标记（Histidine-tagged）等,不同亲和标签的蛋白有不同的纯化方案。一.含组氨酸标记（Histidine-tagged）重组蛋白的纯化（-）选择亲和标签时需要考虑的因素亲和标签与口标蛋白之间的作用是相互的，需要综合的考虑，既要考虑到对廿标蛋白结构功能的影响，又要考虑到对标签与具配体亲和作用的影响，以及实际的用途。（1）亲和标签是否会影响到目标蛋口的结构和功能，大多数情况首选短的多肽标签，这是因为短的肽标签对目标蛋白的结构影响最小，而大的亲和标签可能限制重组蛋口的折叠，影响蛋口质的

4、生物学功能。（2）亲和标签对蛋口质稳定性的影响，亲和标签的加入是否会影响到口标蛋白的真确折叠，是促进口标蛋片的可溶性，还是容易形成包涵体，会不会造成氨基酸C和N段地破坏，使目的蛋口表达不完全。（3）亲和标签所融合的位置，亲和标签可以加在N端，可以加在C端，也进行串联。多数情况下蛋白质的N端区域对蛋白质的功能不是太重要，所以在N端进行融合标签的融合常常能保留蛋口质的生物学功能。由于N端DXA序列对蛋白质的转录翻译影响较大，所以标签加在N端对蛋白质的表达水平影响更大，优化标签的mRNA结构口J使表达水平提高。可能冇些蛋白纯化后需要去除亲和标签C端融合

5、在去除融合标签后在目标蛋口的C端会有几个氨基酸残留，而小心的选择剪切特异性的氨基酸序列就可以在去除N端亲和标签后得到天然的目标蛋口。（4）亲和洗脱的条件，有些条件比较温和，而有些条件较为剧烈，选择的亲和表达系统应该不使口标蛋白变性。（二）含组氨酸蛋白纯化的依据丄.、2+2+2+2+3+蛋白质表而的组氮酸与多种过渡金屈禺子如Cu,Zn,Ni,Co,Fe形成配位相互作用，从而能够吸附富含这类氨基酸的蛋白质，从而达到分离纯化的目的。因此，同定冇这些金屈离子的琼脂糖凝胶就能够选择性地纯化这类含冇多个组氨酸的蛋口以及多肽和核甘酸。半胱氨酸和色氨酸与固定金属

6、离子结合力要远小于组氨酸残基，对纯化影响不大。螯合物的稳定性受单个组氨酸和半胱氨酸解离常数所控制，从而亦受流动相的pH和温度的影响，控制条件可以使不同蛋口质相互分离。蛋白样品的预处理1.诱导方式:诱导方式的选择上，为了得到真确折叠的目的蛋口，表达菌种的生长情况，菌种是否健壮，是否是单克隆菌种，菌体的浓度是否适合诱导，生长状态不好的表达菌，一方面会造成目的蛋白的错误折叠，造成蛋白大小，形态等发生改变，另一方面会因为IPTG的加入，导致菌体的死亡或者降解。低温度诱导冇助于蛋白二硫键的正确折叠，但对于高温表达的蛋白不适合低温状态，温度过高容易导致包涵体

7、的形成。诱导剂：基因的诱导表达基于乳糖操纵子调节机制，没有乳糖存在的吋候，阻碍物基因产生阻碍蛋白，阻碍蛋白和操纵子结合，抑制基因的表达；当冇乳糖存在的时候,B-半乳糖昔酶和乳糖作用产生异半乳糖,异半乳糖和阻碍蛋白结合,解除抑制，激活基因，开始表达蛋白。诱导的浓度的高低对目的蛋白的表达也会有产牛影响。BL21（DE3）,Rosetta（DE3）等大肠杆菌表达系统这些菌株都敲除了蛋白酶，并溶源了噬菌体DE3。DE3是的一种衍生入噬菌体，带有噬菌体21抗性区和lacl^因，％dJV5启动子，以及T7RNA聚合酶基因。这一区段被插入力广基因，因此阻止了D

8、E3在没冇辅助噬菌体时整合到染色体上或从染色体切出。一旦形成DE3溶原状态，就只有受IPTG诱导的7^dJV5启动了指导T7RNA聚合酶