发酵后处理:浅析Ni柱纯化蛋白时常见问题及解决方法

来源:世展网 分类:生物行业资讯 2023-06-09 11:44 阅读:9358
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在使用镍柱蛋白纯化时,经常会出现各种各样的问题,如纯化的蛋白中杂质含量高,纯度低;样品过镍柱进行纯化时,柱子变为棕色;纯化样品时柱子反压过高,出现层析柱堵塞现象;纯化过程中蛋白发生了沉淀;纯化时蛋白不挂柱或者挂柱的蛋白不能被洗脱下来等。本文针对这些蛋白纯化常见的问题作一分析并给出常用的解决方法。1 如何处理样品,可使其初步提纯?

上清样品处理,要加入去污剂,蛋白酶抑制剂,还原剂,还要注意温度及超声破碎的参数。

去除大肠杆菌自身表达的蛋白(两条 30KD-40KD),可用非变性缓冲液超声悬浮(可加入去垢剂),离心 6000r/min,30min,4~10℃。

③ 大肠杆菌包涵体的洗涤,可用包涵体洗液多洗几遍,也可用 1M/2M/4M/8M 尿素逐步溶解,摸索出其中纯度最佳的浓度。

④ 可用硫酸铵沉淀法进行初步提纯。 2 通过His标签纯化的蛋白,杂带比较多,如何改进?

① 如果纯化的是上清,蛋白酶会部分降解目的蛋白,可通过加多种蛋白酶抑制剂(如PMSF)改进。

② 可提高结合缓冲液中的咪唑浓度,以降低镍柱对杂蛋白非特异性结合。

③ 杂蛋白与目的蛋白发生了结合,可通过超声前加入去垢剂的方式消除(1%-2%Tritonx-100)。

适当减少填料的使用量,因为加入过量的填料更容易对杂质产生非特异性吸附,造成纯度的降低。

将Ni-IDA或Ni-NTA填料更换为Ni-TED填料;或者使用DETA对Ni-IDA或Ni-NTA填料进行脱镍,然后螯合Co2+,将介质更换为Co-IDA或Co-NTA填料进行样品的纯化。

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3 镍柱堵了怎么办?

柱子发生堵塞,可能是样品中细胞碎片或其它杂质颗粒所致,所以样品上样前要经过高速离心和过滤处理。

在纯化时,蛋白发生变性,有絮状物产生,可尝试加入 1-2mM DTT (上清样品处理要在冰浴中进行),如果不能解决絮状物的产生,可以适当添加尿素(如添加终浓度为2M的尿素)阻止蛋白的凝聚。

样品处理时的适当增加溶液的体积,否则黏度大,通常建议1g的菌体加入10~15mL的溶液为宜。4 镍柱使用中出现棕色是怎么回事?

镍柱使用中出现棕色,主要是由于缓冲液中含有还原剂,如DTT,β-巯基乙醇,TCEP等,DTT等还原剂会对镍柱的颜色和纯化效率有很大的影响,在碱性的缓冲液条件下镍离子会被DTT等还原剂还原生成棕色的沉淀,所以镍柱的生产商都强调要尽量避免在样品中添加高浓度的DTT(一般的镍柱耐受小于 5mM DTT,推荐缓冲液中不要超过2mM DTT)。

5 纯化过程中,蛋白出现了浑浊,怎么办?

出现浑浊,说明蛋白处在不稳定的环境中或者蛋白本身性质就不稳定,所以要检查缓冲体系是否正确,环境温度是否合适,或在缓冲液中加入低浓度的还原剂如DTT。

加入肌氨酸钠,迅速使蛋白变性,消除浑浊现象。 

DFTC2023蛋白纯化工艺专题详情 点击图片,查看分享内容6 没能纯化到带His标签的蛋白,蛋白不能挂柱?

超声的功率不对(太大,蛋白炭化,太小,蛋白没有释放) ;

※ 应对方法:改变超声功率,并在超声前加入溶菌酶。

样品的结合缓冲液选择不正确 ;

※ 应对方法:检测缓冲液的 pH 及样品和结合缓冲液的组成分(是否误加了EDTA,EGTA等螯合剂)。

组氨酸的标签没有完全的暴露 ;

※ 应对方法:在变性条件下(如添加8M 尿素,6M 盐酸胍,1%SDS),此外加入 1-2mMDTT 进行纯化。

His 标签丢失;

※ 应对方法 1:WB 或者 anti-his 的抗体检查 His 是否表达,上游构建,改变his-tag 的位(C-terminal or N-terminal),必要时增加 his 个数(常用 6-10 个);

※ 应对方法 2:孵育的时间不够,降低流速和增加孵育的时间;

※ 应对方法 3:改变螯合的金属离子,寻找到最佳的结合金属离子,如Cu2+,Zn2+,Co2+等。

Ni2+通常是从宿主细胞蛋白中纯化大多数(组氨酸)6 标记的重组蛋白质的首选金属离子,也是一般最常用的离子。蛋白和金属离子之间的结合强度受几种因素影响,包括长度、位置、亲和标记在蛋白的暴露程度、所用离子的类型、以及缓冲液的 pH,因此一些蛋白用其他离子可能更容易地进行纯化而不用 Ni2+。 

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7 蛋白挂在柱子上脱不下来,怎么解决?

洗脱条件太温和(组氨酸标记的蛋白质仍然结合在柱上,结合力较强)

※ 应对方法:增加洗脱液中咪唑的浓度

采用降低PH的方法洗脱,但应注意当PH低于 3.5,会导致镍离子脱落,因此使用此方法时不应将PH值降的过低

蛋白在层析柱发生了沉淀

※ 应对方法:减少上样量和孵育的时间,添加去污剂(1%-2%Tritonx-100)或改变 NaCl 的浓度,或者在变性条件下进行洗脱(如用 8M尿素,或 6M 盐酸胍),也可尝试在洗脱Buffer中加入 2mMDTT 或者 0.5%肌氨酸钠进行洗脱。

非特异性疏水结合或其他相互作用

※ 应对方法:加非离子去污剂到洗脱缓冲液(如,2%Triton X-100)或增加 NaCl 的浓度。

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