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不管黑貓白貓,抓到老鼠就是好貓,對純化來講亦如此,能拿到純度好的蛋白,符合純化要求就是硬道理。不同蛋白純化工藝不同,即使相同的原料也有不同的純化方案。蛋白質純化方法的選擇主要是利用不同蛋白質之間的相似性與差異,依據蛋白之間的相似性可以去除非蛋白物質,在根據蛋白的差異性將目的蛋白分離出來,所以要取得好的純化結果所可以采用的策略及原則卻是共通的。
1. 針對不同的產物表達形式采用不同的策略:
a) 融合型表達重組蛋白,一般胞內可溶性的,擬選用親和層析進行純化;
b) 分泌型表達的重組蛋白,通常體積大、濃度低,因此應在純化之前采用沉淀或超濾等方法先進行濃縮處理;
c) 包涵體型表達的重組蛋白,應先離心回收包涵體;
d) 表達在細胞膜和細胞壁之間的間隙中的蛋白質,應用低濃度的溶菌酶,然后再用滲透壓休克法釋放重組蛋白。
2. 針對不同性質的重組蛋白選擇不同的層析類型:
a) 離子交換法(IEX):等電點處于區域(PI≤5 或 PI≥8)的重組蛋白應選 IEX 進行分離,這樣很容易除去幾乎所有的雜蛋白。
b) 親和層析(AC):重組蛋白特異性的配體、底物、抗體、糖鏈等都是親和層析純化的重要條件,原則是它們與目的蛋白之間的解離常熟應在合適的范圍內(10-8—10-4mol/L)
c) 疏水(HIC)和反相層析:根據蛋白質的疏水性差異進行分離的。
d) 凝膠過濾層析(GF): 根據蛋白的分子量進行分離。
3. 每一種方法都有分辨率、處理量、速度和回收率之間的平衡:
a) 分辨率:由選擇的方法和層析介質生成窄峰的能力來完成。當雜質和目的蛋白性質相似是,在純化的zui后階段分辨率是選擇層析方法的重要考量標準。
b) 處理量:指在純化過程中目標蛋白的上樣體積和濃度等。
c) 速度:在初純化中是重要因素,此時雜質如蛋白酶必須盡快去除。
d) 回收率:隨著純化的進行漸趨重要,因為純化產物的價值在增加。
4. 多種分離純化技術聯合運用:
a) 選能除去含量zui多雜質的方法;
b) 盡量選擇的分離方法;
c) 將zui費時、成本zui高的分離純化方法安排在zui后階段。
d) 通過組合各種方法使純化步驟之間的樣品處理減至zui少,以避免需要調節樣品。*個步驟的產物的洗脫條件應適宜下一個步驟的起始條件。
e) 如果對目的蛋白的性質了解甚少的情況下,可采用 IEX-HIC-GF 的聯合運用作為標準方案。 常用層析方法的分離特點:
5. 重組蛋白分離純化的共同參考階段:
a) 捕獲階段:目的蛋白的澄清、濃縮和穩定。選擇對目的蛋白具有zui高選擇性或/和處理量的方法。
b) 中度純化階段:目標是除去大多數大量雜質,如其它蛋白、核酸、內毒素和病毒等。
c) 精純階段:除去殘余的痕量雜質和必須去除的雜質。
三階段純化策略中每一種方法的適用性:
主要特點 | 捕獲 | 中度純化 | 精純 | 樣品起始狀態 | 樣品zui終狀態 | |
IEX | 高分辨率 高容量 高速度 | ★★★ | ★★★ | ★★★ | 低離子強度 樣品體積不限 | 高離子強度或pH改變 樣品濃縮 |
HIC | 分辨率好 容量好 高速度 | ★★ | ★★★ | ★ | 高離子強度 樣品體積不限 | 低離子強度 樣品濃縮 |
AC | 高分辨率 高容量 高速度 | ★★★ | ★★★ | ★★ | 結合條件特殊 樣品體積不限 | 洗脫條件特殊 樣品濃縮 |
GF | 高分辨率 (使用Supedex) | ★ | ★★★ | 樣品體積(<總柱體積的5%)和流速范圍有限制 | 緩沖液更換 樣品稀釋 | |
RPC | 高分辨率 | ★ | ★★★ | 需要有機溶劑 | 在有機溶劑中,有損失生物活性的風險 |