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在我們做重組蛋白表達(dá)與純化的日常工作中，“加標(biāo)簽”幾乎成了標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作。目的很簡單：為了讓蛋白能表達(dá)、能找到、能拉下來。標(biāo)簽的選擇對重組蛋白表達(dá)至關(guān)重要。選得不當(dāng)，輕則影響表達(dá)量或純化效率，重則導(dǎo)致蛋白結(jié)構(gòu)異常、功能喪失。因此，標(biāo)簽的設(shè)計(jì)絕非“隨便加一個(gè)就行”。小編將系統(tǒng)梳理我們在不同表達(dá)系統(tǒng)中積累的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)與實(shí)用搭配，希望為您的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供參考。
His標(biāo)簽（Polyhistidine Tag）
His標(biāo)簽是最常用的親和純化標(biāo)簽之一，通常由6個(gè)連續(xù)的組氨酸殘基構(gòu)成，分子量?。s0.8 kDa），對目的蛋白的結(jié)構(gòu)和功能影響較小。其主要優(yōu)勢在于可通過Ni²?或Co²?親和層析柱進(jìn)行高效純化，操作簡便，成本較低。
但需要注意的是，His標(biāo)簽純化過程中容易存在非特異性結(jié)合的問題，純度控制需要結(jié)合洗脫條件進(jìn)行優(yōu)化。此外，His標(biāo)簽的檢測靈敏度相對較低，若用于Western Blot等檢測手段，可能需要與其他標(biāo)簽聯(lián)合使用。
Fig 1. His-tag標(biāo)簽純化原理
GST標(biāo)簽（Glutathione S-transferase Tag）
谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶(GST)是一個(gè)由211個(gè)氨基酸組成的大小為26kDa序列，常用于提高重組蛋白的可溶性。GST與谷胱甘肽（GSH）具有高親和力，可用于親和層析純化，常用于pull-down實(shí)驗(yàn)中分析蛋白-蛋白相互作用。
盡管GST在某些情況下可以顯著改善蛋白的表達(dá)與溶解情況，但由于其體積較大，可能會對某些蛋白的天然構(gòu)象或功能產(chǎn)生影響，尤其在結(jié)構(gòu)研究或功能實(shí)驗(yàn)中，建議在純化后通過特異性蛋白酶將標(biāo)簽去除。
Fig 2. GST標(biāo)簽純化原理
Flag標(biāo)簽（DYKDDDDK）
Flag標(biāo)簽是一種短小的親水性肽段（常見序列為DYKDDDDK），分子量小，具有良好的抗體識別能力，常用于Western Blot、免疫沉淀（IP）及免疫熒光（IF）等檢測實(shí)驗(yàn)中。
Flag標(biāo)簽的優(yōu)點(diǎn)在于特異性強(qiáng)，背景低，尤其在哺乳細(xì)胞表達(dá)體系中應(yīng)用廣泛。但其本身并不適用于親和純化，若需要進(jìn)行純化操作，通常需要高成本的抗Flag親和柱。Flag標(biāo)簽更適合作為檢測標(biāo)簽，或與His等其他標(biāo)簽聯(lián)合使用。
Fig 3. Flag標(biāo)簽結(jié)構(gòu)
MBP標(biāo)簽（Maltose-Binding Protein Tag）
MBP標(biāo)簽分子量較大（約42 kDa），在提升重組蛋白溶解性方面效果顯著。尤其對于在原核表達(dá)系統(tǒng)中易形成包涵體的蛋白，MBP標(biāo)簽往往能提高其可溶表達(dá)比例，因而在特定情況下具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
不過，由于MBP體積較大，其對目標(biāo)蛋白的干擾也相對較強(qiáng)。在某些功能性或結(jié)構(gòu)性研究中，可能需要通過酶切去除該標(biāo)簽。MBP純化系統(tǒng)通常依賴麥芽糖親和柱，成本和操作流程相對復(fù)雜，需根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹?jǐn)慎選擇。
Fig 4. MBP標(biāo)簽純化原理
HA標(biāo)簽（Hemagglutinin tag）
起源于流感病毒的血凝素蛋白，由9個(gè)氨基酸構(gòu)成（YPYDVPDYA），與特異性抗HA抗體結(jié)合良好，適合用于蛋白的檢測和定位。HA標(biāo)簽廣泛用于Western blot、免疫沉淀、免疫熒光和細(xì)胞內(nèi)蛋白表達(dá)檢測，適合與其他標(biāo)簽搭配使用構(gòu)建雙標(biāo)簽系統(tǒng)。
Fig 5. HA標(biāo)簽結(jié)構(gòu)
Strep-tag II標(biāo)簽
是一個(gè)由8個(gè)氨基酸組成的小標(biāo)簽（WSHPQFEK），設(shè)計(jì)用于與Strep-Tactin樹脂高度特異結(jié)合，實(shí)現(xiàn)溫和的親和純化流程。它的優(yōu)勢在于洗脫條件溫和、蛋白活性保持良好，適合對蛋白結(jié)構(gòu)和功能有高要求的實(shí)驗(yàn)，缺點(diǎn)是成本略高且依賴專用樹脂。為進(jìn)一步提升結(jié)合強(qiáng)度，進(jìn)一步有了Twin-Strep-tag。它由兩個(gè) Strep-tag II 以柔性連接肽連接而成，相較于單個(gè)Strep-tag，它與Strep-Tactin的親和力提高了一個(gè)數(shù)量級以上，可實(shí)現(xiàn)更高效、更特異的純化效果，尤其適用于目標(biāo)蛋白表達(dá)量低或背景復(fù)雜的體系。
Fig 6. Strep標(biāo)簽純化原理
SUMO標(biāo)簽（Small Ubiquitin-like Modifier tag）
是一種真核來源的小蛋白（約12 kDa），可以顯著提高融合蛋白的可溶性和穩(wěn)定性，并具有天然的可切除性。通過SUMO特異性蛋白酶處理，可在蛋白表達(dá)后精準(zhǔn)去除標(biāo)簽，使目標(biāo)蛋白恢復(fù)天然N端，廣泛用于功能敏感蛋白的表達(dá)和結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究。
Fig 7. SUMO標(biāo)簽結(jié)構(gòu)
介紹了這么多，那到底該怎么選呢？
一眼看懂的標(biāo)簽特點(diǎn)如下：
- His-tag：小巧，便宜，常規(guī)首選
- GST-tag：提高可溶性，適合Pull-down
- Flag-tag：抗體識別靈敏，背景低
- MBP-tag：溶解效果好
- HA-tag：檢測用，常用于雙標(biāo)簽
- Strep-tag II：溫和純化，保持活性
- Twin-Strep-tag：高親和力，適合低豐度/復(fù)雜樣本
- SUMO-tag：提升可溶性，酶切后恢復(fù)天然N端
如果你在蛋白標(biāo)簽的選擇、表達(dá)策略或純化流程上還有疑問，歡迎咨詢我們。普健生物提供多體系蛋白表達(dá)與純化服務(wù)，可根據(jù)項(xiàng)目需求定制 His、GST、Flag、MBP、Strep、SUMO 等多種標(biāo)簽形式，支持真核、原核、昆蟲等多種表達(dá)平臺，助力您的科研更高效、更精準(zhǔn)！
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