【分享】幾種常用的蛋白標簽的功能和優點

　　重組蛋白表達技術現已經廣泛應用于生物學各個具體領域。特別是體內功能研究和蛋白質的大規模生產都需要應用重組蛋白表達載體。本文將簡要介紹幾個常用的蛋白標簽及其功能和優點。

　　一. GST標簽

　　GST(谷胱甘肽巰基轉移酶) 標簽蛋白本身是一個在解毒過程中起到重要作用的轉移酶，它的天然大小為26KD。將它應用在原核表達的原因大致有兩個，一是因為它是一個高度可溶的蛋白，希望可以利用它增加外源蛋白的可溶性；另一個是它可以在大腸桿菌中大量表達，起到提高表達量的作用。

　　GST融合表達系統廣泛應用于各種融合蛋白的表達，可以在大腸桿菌和酵母菌等宿主細胞中表達。結合的融合蛋白在非變性條件下用10mM 還原型谷胱甘肽洗脫。

　　在大多數情況下，融合蛋白在水溶液中是可溶的，并形成二體。GST標簽可用酶學分析或免疫分析很方便的檢測。標簽有助于保護重組蛋白免受胞外蛋白酶的降解并提高其穩定性。在大多數情況下GST融合蛋白是完全或部分可溶的。

　　純化：該表達系統表達的GST標簽蛋白可直接從細菌裂解液中利用含有還原型谷胱甘肽瓊脂糖凝膠(Glutathionesepharose)親和樹脂進行純化。GST標簽蛋白可在溫和、非變性條件下洗脫，因此保留了蛋白的抗原性和生物活性。GST在變性條件下會失去對谷胱甘肽樹脂的結合能力，因此不能在純化緩沖液中加入強變性劑如：鹽酸胍或尿素等。

　　如果要去除GST融合部分，可用位點特異性蛋白酶切除。

　　檢測：可用GST抗體或表達的目的蛋白特異性抗體檢測。

　　二.His6標簽

　　His6是指六個組氨酸殘基組成的融合標簽，可插入在目的蛋白的C末端或N末端。當某一個標簽的使用，一是能構成表位利于純化和檢測；二是構成獨特的結構特征（結合配體）利于純化。組氨酸殘基側鏈與固態的鎳有強烈的吸引力，可用于固定化金屬螯合層析(IMAC)，對重組蛋白進行分離純化。

　　使用His-tag有以下幾個優點：

　　1.標簽的分子量小，只有~0.84KD，而GST和蛋白A分別為~26KD和~30KD，一般不影響目標蛋白的功能；

　　2.His標簽融合蛋白可以在非離子型表面活性劑存在的條件下或變性條件下純化，前者在純化疏水性強的蛋白得到應用，后者在純化包涵體蛋白時特別有用，用高濃度的變性劑溶解后通過金屬螯和親和層析去除雜蛋白，使復性不受其它蛋白的干擾，或進行金屬螯和親和層析復性；

　　3.His標簽融合蛋白也被用于蛋白質-蛋白質、蛋白質-DNA相互作用研究；

　　4.His標簽免疫原性相對較低，可將純化的蛋白直接注射動物進行免疫制備抗體；

　　5.可應用于多種表達系統，純化的條件溫和；

　　6.可以和其它的親和標簽一起構建雙親和標簽。

　　三.MBP標簽

　　MBP（麥芽糖結合蛋白）標簽蛋白大小為40kDa，由大腸桿菌K12的malE基因編碼。MBP可增加在細菌中過量表達的融合蛋白的溶解性，尤其是真核蛋白。MBP標簽可通過免疫分析很方便地檢測。有必要用位點專一的蛋白酶切割標簽。如果蛋白在細菌中表達，MBP可以融合在蛋白的N端或C端。

　　純化：融合蛋白可通過交聯淀粉親和層析一步純化。結合的融合蛋白可用10mM麥芽糖在生理緩沖液中進行洗脫。結合親和力在微摩爾范圍。一些融合蛋白在0.2% Triton X-100或0.25% Tween 20存在下不能有效結合，而其他融合蛋白則不受影響。 緩沖條件為pH7.0到8.5，鹽濃度可高達1M，但不能使用變性劑。如果要去除MBP融合部分，可用位點特異性蛋白酶切除。

　　檢測：可用MBP抗體或表達的目的蛋白特異性抗體檢測。

　　四. Flag標簽

　　Flag標簽蛋白為編碼8個氨基酸的親水性多肽（DYKDDDDK），同時載體中構建的Kozak序列使得帶有FLAG的融合蛋白在真核表達系統中表達效率更高。

　　使用Flag標簽的優點：

　　FLAG作為標簽蛋白，其融合表達目的蛋白后具有以下優點：

　　1.FLAG作為融合表達標簽，其通常不會與目的蛋白相互作用并且通常不會影響目的蛋白的功能、性質，這樣就有利用研究人員對融合蛋白進行下游研究。

　　2.融合FLAG的目的蛋白，可以直接通過FLAG進行親和層析，此層析為非變性純化，可以純化有活性的融合蛋白，并且純化效率高。

　　3.FLAG作為標簽蛋白，其可以被抗FLAG的抗體識別，這樣就方便通過Western Blot、ELISA等方法對含有FLAG的融合蛋白進行檢測、鑒定。

　　4.融合在N端的FLAG，其可以被腸激酶切除（DDDK），從而得到特異的目的蛋白。因此現FLAG標簽已廣泛的應用于蛋白表達、純化、鑒定、功能研究及其蛋白相互作用等相關領域。

　　五.SUMO標簽

　　SUMO標簽蛋白是一種小分子泛素樣修飾蛋白（Small ubiquitin-likemodifier），是泛素(ubiquitin)類多肽鏈超家族的重要成員之一。

　　在一級結構上，SUMO與泛素只有18%的同源性，然而兩者的三級結構及其生物學功能卻十分相似。研究發現SUMO可以作為重組蛋白表達的融合標簽和分子伴侶，不但可以進一步提高融合蛋白的表達量，且具有抗蛋白酶水解以及促進靶蛋白正確折疊，提高重組蛋白可溶性等功能。

　　此外SUMO還有一項重要的應用，就是可用于完整地切除標簽蛋白，得到天然蛋白。因為SUMO蛋白水解酶能識別完整的SUMO標簽蛋白序列，并能高效地把SUMO從融合蛋白上切割下來。切除SUMO后，經過親和層析，去除標簽蛋白部分，就得到和天然蛋白一樣的重組蛋白。所以SUMO標簽也常用于和其他標簽一起應用，作為特異酶切水解位點。

　　六.HA標簽

　　HA標簽蛋白，標簽序列YPYDVPDYA，源于流感病毒的紅細胞凝集素表面抗原決定簇，9個氨基酸，對外源靶蛋白的空間結構影響小, 容易構建成標簽蛋白融合到N端或者C端。易于用Anti－HA抗體檢測和ELISA檢測。

　　七.c-Myc標簽

　　C-Myc標簽蛋白，是一個含11個氨基酸的小標簽，標簽序列Glu-Gln-Lys-Leu-Ile-Ser-Glu-Glu-Asp-Leu，這11個氨基酸作為抗原表位表達在不同的蛋白質框架中仍可識別其相應抗體。C-Myc tag已成功應用在 Western-blot雜交技術、免疫沉淀和流式細胞計量術中, 可用于檢測重組蛋白質在靶細胞中的表達。

　　八.eGFP/eCFP/eYFP/mCherry

　　分別是增強型綠色熒光蛋白/增強型黃綠色熒光蛋白/增強型黃綠色熒光蛋白/單體紅色熒光蛋白,具有不同的激發波長發射波長為，均由野生型熒光蛋白通過氨基酸突變和密碼子優化而來。

　　就eGFP而言，相對于GFP，其熒光強度更強、熒光性質更穩定。同時載體中構建的Kozak序列使得含有eGFP的融合蛋白在真核表達系統中表達效率更高。

　　mCherry是從DsRed演化來的性能最好的一個單體紅色熒光蛋白，可以和GFP系列熒光蛋白共用，實現多色標記體內、外實驗表明，mCherry在N端和C端融合外源蛋白時，熒光蛋白活性和被融合的目標蛋白功能相互沒有明顯影響。

　　九.Avi Tag標簽

　　AviTag標簽蛋白是一個15個氨基酸的短肽，具有一個單生物素化賴氨酸位點，與已知天然可生物素化序列完全不同，可以加在目標蛋白的N端和C端。融合表達后，可被生物素連接酶生物素化，為了純化重組蛋白選用低親和性的單體抗生物素蛋白或抗生物素蛋白衍生物，除了用于蛋白質分離純化，還用于蛋白質相互作用研究。

　　Avi Tag標簽系統具有以下幾大優點:

　　1.無論在體外或者體內，幾乎所有的蛋白都可以在一個獨特的Avi Tag位點輕易且有效地被生物素化；

　　2.生物素化是通過酶和底物的反應來實現，反應條件相當溫和而且標記的專一性極高；

　　3.生物素AviTag只有15個氨基酸，對蛋白空間結構的影響非常小。