干货分享 | 蛋白纯化宝典∶ 琼脂糖凝胶珠助你“玩转”标签蛋白与天然蛋白 (上) | MCE

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“一颗好珠，胜过千次离心”——琼脂糖凝胶珠如何成为蛋白纯化的“黄金载体”？在蛋白纯化时，琼脂糖凝胶珠凭借其高载量、低吸附、强耐压的特性稳居 C 位。本文将我们聚焦常见标签亲和纯化填料，逐一解析性能特征、适用范围与实战经验，帮你快速匹配理想方案！

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蛋白纯化: 生物科研的“质感开端”

无论是探索细胞信号通路的关键因子、开发新型生物药物，还是揭示结构生物学的分子细节——高纯度、功能完整的蛋白质是实验成败的核心。

但“提蛋白”可不是捞豆腐：不同蛋白有不同的“性格”，接下来我们将从标签三剑客 (His/GST/MBP) 到天然蛋白的“见招拆招”，带你一站式搞定蛋白纯化填料的选型逻辑、纯化策略与实战技巧，为你的科研路配上“高分子级”的加速引擎！

图 1. 蛋白表达、纯化、检测流程示意图 (以大肠杆菌为例)。

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琼脂糖凝胶珠:

凭什么成为科研人员心中

的“顶流珠珠”？

纯化效率高、适配性强，琼脂糖凝胶珠凭实力圈粉，称霸实验台多年并非偶然。

结构过硬：三维网络锁住活性

? 高交联基质：4%-6% 交联琼脂糖形成刚性微球 (粒径 30-165 μm)，可承受高达 0.3 MPa 的柱压，适配工业级高流速纯化 (300-600 cm/h)；

? 表面可塑性强：通过环氧基/溴化氰活化后，可高效偶联金属离子、凝集素、Protein A/G 等多种配体，载量高；

? 生物相容性好：中性亲水骨架显著降低非特异性吸附，相比硅胶基质背景信号更低；

? 三维网状结构：孔径适中，有利于水和大分子自由扩散，确保蛋白进入并结合配基，同时最大程度保持蛋白天然构象与活性[2][3]。

图 2. 琼脂糖凝胶显微结构示意图[1]。

珠珠大对比：主流填料基质 & 适用性一览表，不走冤枉路

选错珠珠不仅浪费经费，还可能错过好蛋白，这一汇总表打包送上，不踩坑就靠它。

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标签蛋白纯化全攻略:

从主流“三剑客”到进阶多标签

联盟

标签蛋白纯化技术是分子生物学和结构生物学不可或缺的一环。通过在重组蛋白上融合特定的亲和标签，可实现快速、特异、温和的分离，极大提高蛋白回收率与实验效率。从主流 His-tag 到进阶多标签，多种武器任你选，搞定重组蛋白不再靠玄学。

三剑客登场：His/MBP/GST 融合标签的黄金组合

标签蛋白纯化届的顶流天团，凭借高效表达和专属亲和填料稳站 C 位。

案例分析

进阶玩家必备：多标签方案，精准纯化的新武器

在传统标签遇到功能干扰或纯度要求更高的应用中，多标签系统应运而生。

1. FLAG-tag、Strep-tag、V5-tag 等进阶标签解析：分子量小，对目标蛋白构象干扰小，可用于组合标签系统中作为“辅助位点”提高特异性纯化[7]。

?FLAG-tag (DYKDDDDK)：高特异性，适用于免疫检测与纯化，纯化用 Anti-Flag 亲和凝胶；

?Strep-tag II (WSHPQFEK)：高特异性，纯化温和，适合保活及敏感蛋白分析，纯化用 Strep-Tag II 琼脂糖；

?V5-tag (GKPIPNPLLGLDST)：应用于免疫荧光/免疫沉淀，纯化用 Anti-V5 Agarose；

?HA-tag (YPYDVPDYA)：高特异性，适用于免疫检测与纯化，纯化用 Anti-HA 亲和凝胶；

?Myc-tag (EQKLISEEDL)：高特异性，适用于免疫检测与纯化，纯化用 Anti-c-Myc 亲和凝胶；

2. 多标签融合设计：1 + 1 > 2 的蛋白纯化策略

针对功能复杂的重组蛋白，可以设计小标签组合系统，为蛋白质纯化提供更灵活、更高效的操作方式。如一个标签用于纯化 (如 His、Strep)，一个标签用于定位/检测 (如 GFP、V5、Myc)，必要时可设计加入酶切位点 (如 TEV、SUMO) 用于标签去除，满足结构生物学或疫苗制备等高纯需求[8][9]。

常见组合示例表

案例分析

标签蛋白纯化，看似“标签一贴，蛋白归位”，实则是门暗藏玄机的手艺活。三剑客 His、GST、MBP 是江湖老将，进阶组合 Strep、FLAG、SUMO 是后起之秀，多标签融合更像是“技能叠加”，攻防兼备。选好“标签”，配好“珠珠”，调好“缓冲液”，就像给蛋白量身定制一套“出道计划”——既要出得来，还要纯得高，活得久，功能在线。真正做到：一身标签，所向披靡！

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小结

无论是 His、Flag、Strep 还是 MBP，找到匹配的纯化“搭子”，是高效表达与下游应用的关键一步。标签只是手段，纯度才是目标。下一期，我们一起走进天然蛋白纯化的世界，探索更多原生力与亲和力的碰撞！

#文末互动#

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[1] Nweke MC, et al. Mechanical characterisation of agarose-based chromatography resins for biopharmaceutical manufacture. J Chromatogr A. 2017 Dec 29;1530:129-137.

[2] GE Healthcare Life Sciences. “Affinity Chromatography: Principles and Methods”.

[3] Scopes, Robert K. Protein purification: principles and practice. Springer Science & Business Media, 1993.

[4] Bornhorst JA, et al. Purification of proteins using polyhistidine affinity tags. Methods Enzymol. 2000;326:245-54.

[5] Smith DB, et al. Single-step purification of polypeptides expressed in Escherichia coli as fusions with glutathione S-transferase. Gene. 1988 Jul 15;67(1):31-40.

[6] Kapust RB, et al. Escherichia coli maltose-binding protein is uncommonly effective at promoting the solubility of polypeptides to which it is fused. Protein Sci. 1999 Aug;8(8):1668-74.

[7] Lin YW, et al. Expression of lipase-solubilized bovine liver microsomal cytochrome b5 in Escherichia coli as a glutathione S-transferase fusion protein (GST-cyt b5). Protein Expr Purif. 2006 Feb;45(2):352-8.

[8] Terpe K. Overview of tag protein fusions: from molecular and biochemical fundamentals to commercial systems. Appl Microbiol Biotechnol. 2003 Jan;60(5):523-33.

[9] Waugh DS. An overview of enzymatic reagents for the removal of affinity tags. Protein Expr Purif. 2011 Dec;80(2):283-93.

[10] Wingfield PT. Overview of the purification of recombinant proteins. Curr Protoc Protein Sci. 2015 Apr 1;80:6.1.1-6.1.35.

[11] Schmidt TG, et al. Development of the Twin-Strep-tag? and its application for purification of recombinant proteins from cell culture supernatants. Protein Expr Purif. 2013 Nov;92(1):54-61.

[12] Malakhov MP, et al. SUMO fusions and SUMO-specific protease for efficient expression and purification of proteins. J Struct Funct Genomics. 2004;5(1-2):75-86.

[13] Routzahn KM, et al. Differential effects of supplementary affinity tags on the solubility of MBP fusion proteins. J Struct Funct Genomics. 2002;2(2):83-92.

[14] Wu M, et al. Isolation and purification of immunoglobulin G from bovine colostrums by hydrophobic charge-induction chromatography. J Dairy Sci. 2015 May;98(5):2973-81.

[15] Diaz S, et al. Expression and purification of functional recombinant CUL2?RBX1 from E. coli. Sci Rep. 2021 May 27;11(1):11224.