一、實(shí)驗(yàn)原理
?鎳柱純化實(shí)驗(yàn)的原理基于固定化金屬離子親和色譜(IMAC)?,這是一種利用金屬離子與配體之間的特異性相互作用來(lái)分離蛋白質(zhì)的方法。鎳柱純化利用Ni2+與帶有咪唑基團(tuán)的組氨酸(His)標(biāo)簽的蛋白質(zhì)之間的相互作用,從而實(shí)現(xiàn)目的蛋白的純化。具體來(lái)說(shuō),鎳柱中含有Ni2+離子,這些離子能夠與組氨酸上的咪唑基團(tuán)形成配位鍵,從而選擇性結(jié)合帶有His標(biāo)簽的目的蛋白。由于不帶His標(biāo)簽的蛋白無(wú)法與Ni2+形成配位鍵,因此能夠有效地區(qū)分目的蛋白與非目的蛋白。
在純化過(guò)程中,首先通過(guò)Binding buffer平衡鎳柱,接著將蛋白質(zhì)樣品上樣到鎳柱上。此時(shí),帶有His標(biāo)簽的目的蛋白會(huì)與鎳柱上的Ni2+結(jié)合,而非目的蛋白則流穿鎳柱。隨后,通過(guò)增加咪唑濃度的Washing buffer洗去非特異性結(jié)合的雜蛋白。最后,使用高濃度的咪唑緩沖液(Elution buffer)與His標(biāo)簽競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合Ni2+,從而將目的蛋白洗脫下來(lái),完成純化過(guò)程。
二、操作步驟
① 準(zhǔn)備工作:
(1)根據(jù)目的蛋白的性質(zhì),選擇合適的鎳柱類(lèi)型和洗脫方式,配制合適PH值的緩沖液和洗脫液。
(2)緩沖液和洗脫液在蛋白純化操作前用0.45 μm或0.22 μm濾頭過(guò)濾除菌避免污染鎳柱,減少壽命。
② 樣品預(yù)處理:
預(yù)處理待純化的蛋白樣品,如離心去除雜質(zhì)、調(diào)整樣品的pH值、低濃度咪唑溶液透析以去除培養(yǎng)基中的EDTA和鹽溶液等(具體操作需根據(jù)蛋白性質(zhì)設(shè)計(jì))。
③ 鎳柱平衡及上樣:
利用無(wú)咪唑或低濃度咪唑的緩沖液對(duì)鎳柱進(jìn)行平衡,待曲線維穩(wěn)10 min左右,即平衡結(jié)束。平衡完成后,將處理完畢的樣品緩慢且勻速地加入鎳柱中,使目的蛋白與鎳柱充分結(jié)合。
④ 除雜:
使用低濃度咪唑緩沖液(如2、5 、10、20、25 mM咪唑)沖洗鎳柱,去除與鎳柱非特異性結(jié)合的雜蛋白。該過(guò)程應(yīng)合理控制流速和時(shí)間,以確保雜蛋白被wan全去除。
⑤ 洗脫:
為收集高純度的目的蛋白,使用含有高濃度咪唑的洗脫液將目的蛋白從鎳柱上洗脫下來(lái)。通過(guò)梯度洗脫的方式,逐步增加洗脫液中咪唑的濃度(如50、100、200、300、400、500 mM咪唑)。在目的蛋白shou次純化實(shí)驗(yàn)中,應(yīng)設(shè)置多個(gè)從低至高咪唑濃度的緩沖液,探索合適的洗脫條件。
⑥ 收集與分析:
收集含目的蛋白的洗脫液樣品,利用SDS-PAGE電泳等方法對(duì)其進(jìn)行分析以評(píng)估其純度和濃度。
⑦ 清洗與保存:
使用ddH2O沖洗鎳柱,并用20%乙醇溶液沖洗并保存鎳柱以防止微生物生長(zhǎng)。
三、注意事項(xiàng)
① 在實(shí)驗(yàn)前查詢(xún)并了解目的蛋白的性質(zhì)(分子量、等電點(diǎn)、氨基酸組成、聚體等),并嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件,如緩沖液的pH值和咪唑濃度,以確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。
② 嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)操作,并且樣品在上柱前需要進(jìn)行預(yù)處理(高速離心、調(diào)PH或透析等),以保護(hù)鎳柱,避免污染和損傷。
③ 在鎳柱的使用中,應(yīng)避免緩沖液中存在還原劑和螯合劑,以免 Ni2+ 被還原而脫落。
④ 鎳柱純化的效率受到多種因素的影響,包括蛋白質(zhì)表面可結(jié)合的氨基酸的種類(lèi)、數(shù)目和分布,金屬離子的種類(lèi)和密度,以及層析條件(如pH值、鹽的種類(lèi)和濃度、添加劑等)。通過(guò)優(yōu)化這些條件,可以提高純化的效率和目的蛋白的純度。此外,鎳柱在使用一段時(shí)間后可能需要再生,以去除積累的雜蛋白并重新活化鎳柱,以保證其長(zhǎng)期有效的使用?。
⑤ 盡量收集鎳柱純化過(guò)程中每一步產(chǎn)生的洗脫液,以便實(shí)驗(yàn)結(jié)束后利用SDS-PAGE等方法對(duì)蛋白純化過(guò)程進(jìn)行進(jìn)一步分析。
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