His-tag的由來

組氨酸標(biāo)簽也稱His-tag，是一種簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛的純化標(biāo)簽，具有六個(gè)或更多連續(xù)的組氨酸殘基，其可插入目的蛋白的C末端或N末端。一是能構(gòu)成表位利于檢測(cè)；二是構(gòu)成的結(jié)構(gòu)特征（結(jié)合配體）利于純化。His標(biāo)簽我們經(jīng)常會(huì)看到，做蛋白親和純化的小伙伴們應(yīng)該就沒有沒聽過His名號(hào)的吧。可是它究竟從何而來呢？

一、起源

1975年, J. Porath等人的研究論文中，實(shí)驗(yàn)者將金屬螯合親和層析（簡(jiǎn)稱MCAC）技術(shù)應(yīng)用于蛋白分離。研究者首先將金屬離子（如Cu2+、Ni2+等）固定到IDA-衍生的凝膠上，形成金屬螯合親和層析介質(zhì)。利用這種介質(zhì)，研究者進(jìn)行了蛋白質(zhì)的吸附實(shí)驗(yàn)，探究不同蛋白質(zhì)與金屬離子的親和性。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，某些蛋白質(zhì)可以特異性地結(jié)合到固定化的金屬離子上，而其他蛋白質(zhì)則沒有這種結(jié)合能力。通過改變?nèi)芤旱?/span>pH值或使用競(jìng)爭(zhēng)性配體，可以有效地從親和層析介質(zhì)上洗脫結(jié)合的蛋白質(zhì)。這項(xiàng)技術(shù)利用了蛋白質(zhì)上的某些氨基酸殘基（如組氨酸、半胱氨酸、賴氨酸等）與金屬離子（如鎳、銅、鋅等）的親和作用，通過這些金屬離子固定在帶有亞氨基二乙酸（iminodiacetic acid, IDA）或其他配體的樹脂上，實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)的親和層析。這項(xiàng)研究成果的發(fā)表標(biāo)志著親和層析技術(shù)在蛋白質(zhì)分離領(lǐng)域的應(yīng)用邁出了重要的一步。它不僅為后來的研究人員提供了一種新的蛋白純化實(shí)驗(yàn)方法，而且為理解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能提供了新的視角。

二、His tag的雛形

1988年，Smith等人提出了在蛋白質(zhì)N-末端添加特定的金屬螯合肽（Chelating Peptide, CP），以增強(qiáng)其與固定金屬離子的結(jié)合能力，從而提高純化效率。這種方法被稱為CP-IMAC，它通過在目標(biāo)蛋白質(zhì)上引入一個(gè)CP序列，使得蛋白質(zhì)能夠通過IMAC被特異性地純化。

實(shí)驗(yàn)人員設(shè)計(jì)了螯合肽His-Trp與促黃體激素釋放激素（LHRH）類似物2-10 LHRH的N-末端融合表達(dá),結(jié)果融合蛋白可以與Ni2+形成配位復(fù)合物并具有高親和性。此外，實(shí)驗(yàn)人員設(shè)計(jì)了His-Trp-胰島素原作為重組CP-蛋白質(zhì)模型，利用該模型研究了其在大腸桿菌中表達(dá)，研究其與固定化Ni2+的結(jié)合和洗脫情況。

His tag的發(fā)展

1989年，瑞典斯德哥爾摩理工學(xué)院生物化學(xué)與生物技術(shù)系Ljungquist C等人也利用基因融合方法，將目標(biāo)蛋白的基因與編碼親和肽段Ala-His-Gly-His-Arg-Pro的基因片段融合，為了使表達(dá)的融合蛋白可以與固定化金屬離子（Zn2+）結(jié)合而利用親和色譜法（IMAC）進(jìn)行純化，研究者合成了編碼親和肽段的連接體，以上述編碼親和肽段為基本單位，分別做兩次，四次串聯(lián)聚合，這樣制備出分別含有2個(gè)、4個(gè)和8個(gè)His氨基酸的親和肽段，然后將這肽段與編碼雙結(jié)構(gòu)域蛋白A分子ZZ的基因的3'端和編碼β-半乳糖苷酶的基因的5'端融合。研究發(fā)現(xiàn)，不含有或兩個(gè)His的親和肽段的融合蛋白與固定化Zn2+的結(jié)合能力較弱，而含有4個(gè)或8個(gè)His的親和肽段的融合蛋白則顯示出較強(qiáng)的結(jié)合作用。通過pH梯度改變，發(fā)現(xiàn)ZZ融合蛋白可以根據(jù)親和肽His的數(shù)量多少在不同的pH值下從樹脂上洗脫，His數(shù)越多，結(jié)合力越強(qiáng)，洗脫的pH值越低。

三、His-tag相關(guān)產(chǎn)品推薦