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His-tag蛋白纯化篇
1.蛋白不吸附或亲和力低
首先确认纯化前的样品中是否有目标蛋白。
(1)有目标蛋白,但大量穿透:
a、蛋白不含有标签或未能正确表达
解决措施:Western Blot鉴定目标蛋白是否有His-Tag。若没有,需要重新构建载体,添加组氨酸标签,并确认标签正确表达。
b、蛋白折叠导致组氨酸标签未*暴露
解决措施:
在不变性条件下纯化蛋白,在样品和平衡缓冲缓冲液中加1-2M尿素,这样蛋白结构相对松散,而蛋白不会变性。
在变性条件下纯化蛋白,加入4~8M尿素或4~6M盐酸胍使蛋白变性。如果蛋白有二硫键,可加1-2mM DTT或1~5mM巯基乙醇(在样品中添加),可以改善蛋白的吸附。
重新构建载体,将组氨酸标签换到另外一端,或在组氨酸标签基因与目的基因之间增加一段Linker,可以降低蛋白折叠后标签被掩盖的几率。
c、标签太短
解决措施:将标签的组氨酸数量增加至6-10个。
d、蛋白标签被水解
解决措施:添加合适的蛋白酶抑制剂;尽量在低温下处理样品;对于分泌表达的蛋白,长时间存放将增加蛋白被降解的风险,应尽快处理样品。
e、蛋白溶解度偏低或聚集
解决措施:在结合缓冲液中添加0.5%-1% Tween-20、Triton X-100,或5%~50%的甘油,可以增加蛋白的溶解度,减少蛋白聚集。
f、样品及结合缓冲液不合适
解决措施:确认样品及缓冲液中不含有EDTA、还原剂等。另外,将样品及结合缓冲液pH调节至7.4~8.5,有利于蛋白结合。
(2)有目标蛋白,但含量很低:
蛋白表达量低。解决措施:对样品进行浓缩,增加磁珠用量、延长反应时间;优化表达条件(诱导剂浓度、诱导温度、诱导时间,培养基等);或更换其他合适的表达载体或表达系统。
2.纯化得到的蛋白量少
(1)磁珠用量不足。本产品磁珠悬液浓度为10%,对于亲和力较高的蛋白,每毫升磁珠悬液可结合的蛋白量约为3~4mg。用户需要根据目标蛋白含量,使用足够量的磁珠。对于亲和力较低的蛋白,需要增加磁珠用量,延长反应时间,或提高样品及结合缓冲液pH。
(2)蛋白与磁珠亲和力较低。参考问题1。
(3)蛋白浓度低。对样品进行浓缩,或增加磁珠用量、延长反应时间。
(4)磁珠重复使用次数太多。将磁珠进行再生处理(参考产品说明书)。
3.洗脱产物杂带多什么原因?怎么处理?
(1)杂蛋白吸附。由于组氨酸,色氨酸,半胱氨酸等是蛋白质中很常见基团,而蛋白折叠可能导致几个这样的氨基酸残基临近,这样也会使它们和磁珠的作用力增加。可以用不同浓度的咪唑进行梯度洗脱,在样品及平衡缓冲液中添加0.5%吐温或Triton X-100,或5~50%的甘油,可以避免因为疏水相互作用导致非特异吸附,或使用钴离子螯合磁珠(BeaverbeadsTM IDA-Cobalt)。此外,要获得纯度较高的蛋白,需要对裂解、结合缓冲液、洗涤缓冲液、洗脱缓冲液的组分、pH、咪唑浓度等进行优化。若还是不能获得高纯度的蛋白,则需要考虑使用多步纯化,结合使用离子交换、凝聚过滤等纯化方法。
(2)菌体破碎条件太剧烈导致蛋白断裂。确保在冰浴条件下破碎;降低超声破碎的强度,缩短时间;适当稀释样品,添加核酸酶,降低样品粘稠度。
(3)蛋白被部分水解。添加合适的蛋白酶抑制剂,并尽可能在低温下操作。
4.目标蛋白难洗脱
穿透组分中目标蛋白明显减少,而洗脱组分中目标蛋白很少,取少量磁珠加SDS-PAGE Loadding Buffer于95℃加热5~10min,离心跑电泳,如果发现较多蛋白残留。
(1)洗脱调节太温和。提高洗脱液咪唑浓度至700mM还不能洗脱时,可以尝试降低洗脱液pH至4.0,但低pH会也导致金属离子脱落,磁珠需要再生后再使用。
(2)蛋白吸附在磁珠上无法洗脱。对于非特异性疏水吸附的蛋白,可以增加NaCl浓度至1M,或添加0.1%~2%的Triton X-100洗脱。对于聚集沉淀在磁珠上的蛋白(尤其注意含有二硫键的蛋白),可以在洗脱缓冲液中加入6M盐酸胍进行变性洗脱。
5.磁珠再生后,蛋白纯化效果变差怎样改善?
(1)再生过程的碱处理可以改善再生磁珠的蛋白纯化效果,参考海狸生物医学《组氨酸标签蛋白纯化试剂盒》说明书中磁珠再生部分步骤4。
(2)重新挂金属离子后为清洗干净,需要增加洗涤步骤。残留的金属离子优先跟蛋白结合,影响蛋白与磁珠的结合。
6.缓冲液中咪唑添加的意义
(1)结合缓冲液中低浓度的咪唑是为了减少杂蛋白的非特异性吸附;
(2)洗涤缓冲液中低浓度咪唑是为了吸取吸附能力较弱的杂蛋白;
(3)洗脱液中高浓度咪唑是为了洗脱目的蛋白。
7.IDA-镍和IDA-钴的区别
IDA-镍的蛋白载量高,40mg/mLgel,纯度稍低,纯度有90%。
IDA-钴的蛋白载量稍低,25mg/mLgel,纯度达到95%。
一般客户建议购买IDA-镍磁珠,即可达到目的。