一、基本原理
親和層析是利用分子間具有特異的吸引力,同時(shí)這種吸引力可以控制,兩個(gè)分子可以結合到一起,也可以解離開(kāi)來(lái),并且結合和解離能人為操縱。這種相互結合的分子,大多數是大分子,也有例外,比如金屬離子鎳離子或銅離子能與聚組氨酸(一般為6組氨酸)結合。
親和層析技術(shù)不同于疏水層析或離子交換層析,它具有非常高的特異性,親和層析的配基,它只與感興趣的目標蛋白特異性結合,如典型的抗體與抗原的結合。這種分子間的相互作用力,可以是靜電相互吸引力、疏水力、范德華力、氫建結合力等中的幾種力的合力①。
基于以上的原理,將一對能特異性結合的分子中的一個(gè),作為配基,通過(guò)共價(jià)鍵固定到基架上,基架一般做成微球的形狀,再裝填到層析柱殼,即成為層析柱;這種層析柱便可以用來(lái)純化這一對分子中的另一個(gè)分子。如果固定的是抗體,那么便可以用其純化對應的抗原。
純化的一般步驟如下:先讓含目標分子的待純化樣品穿過(guò)層析柱,目標分子會(huì )特異性的結合到層析柱上,雜質(zhì)則會(huì )流穿過(guò)去,再用洗脫緩沖液將目標分子洗脫出來(lái)。至于洗脫的方法,可以使用競爭性配基,可以改變pH值,可以改變離子強度或者改變疏水性等手段②
二、應用類(lèi)型舉例
常用的親和層析配基及其純化的目標分子列表如下③:
配基 | 目標分子 |
rProteinA | 抗體、FC融合蛋 |
酶 | 底物、底物類(lèi)似物,抑制劑,輔助因子 |
金屬離子 | 聚His融合蛋白,含聚組氨酸天然蛋白,蛋白表面有半胱氨酸或色氨酸殘基 |
谷胱甘肽 | 谷胱甘肽-S-轉移酶或其融合蛋白 |
激素 | 受體或者者激素載體蛋白 |
核酸 | 互補堿基序列,組蛋白,核酸聚合酶,核酸結合蛋白 |
凝集素 | 多糖類(lèi),糖蛋白,細胞表面受體,細胞 |
抗體 | 抗原,病毒,細胞 |
三、典型親和層析-rProteinA親和層析介紹
rproteinA親和層析工作效率很高,能將大多數種類(lèi)的抗體或FC融合蛋白,從細胞培養液中快速純化出來(lái),一步便能獲得95%以上的純度和90%以上的回收率,使抗體類(lèi)分子的純化步驟和方法大大簡(jiǎn)化。
天然Protein A是金黃色葡萄球菌表面的膜蛋白,能與抗體的FC端特異性結合,rProteinA(重組)在天然ProteinA的基礎上改造而來(lái),其有更好的特異性和耐堿性(耐受0.1-0.5M
NaOH),能滿(mǎn)足大規模工業(yè)化生產(chǎn)中對填料進(jìn)行堿清洗的要求。
rProteinA與抗體的結合,主要依靠的是疏水作用力,還有氫鍵和雙鹽橋作用力。疏水作用力,來(lái)自抗體FC段保守區域的組氨酸殘基,與rProteinA分子上的組氨酸殘基。當在pH中性條件下,組氨酸殘基不帶電荷,組氨酸殘基中的咪唑基間的疏水作用力占主導作用,使抗體的FC部分與rProteinA結合。當pH
呈酸性pH4.5以下時(shí),組氨酸殘基帶正電,這時(shí)組氨酸殘基間的電荷排斥力大于咪唑基間的疏水作用力,使rProteinA與抗體FC解吸附④。
rProteinA親和層析雖然有很多的優(yōu)點(diǎn),但它也有缺點(diǎn),它最主要的缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴,一般為普通填料的10倍左右。1L rPoteinA的價(jià)格,國產(chǎn)品牌一般在5萬(wàn)以上,進(jìn)口品牌一般在10萬(wàn)以上⑤。即便如此,因其具備的高效率和方便性,它目前仍為抗體藥物和FC融合蛋白藥物純化中捕獲階段通用的方法。
參考文獻:
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