单晨，张超，张传宝

    ·综述·

    亲和标签在重组蛋白纯化领域的应用与进展

    单晨，张超，张传宝

    100730 北京，北京医院/国家老年医学中心/国家卫生健康委临床检验中心/中国医学科学院老年医学研究院/中国医学科学院北京协和医学院

    近年来，随着生物制药、体外诊断和一些新兴技术领域的快速发展，高纯度、高活性蛋白的需求量也在不断增加，但由于蛋白质本身的复杂性与现有技术的局限性，大规模回收和纯化目的蛋白仍然面临很大挑战。

    目前，利用亲和标签来辅助蛋白质纯化是学术研究和工业生产的首选方法，借助合适的标签设计可以为最终的蛋白产物提供足够高的纯度和产量，同时保留其固有的结构和功能，大大节省了蛋白质生产过程中的时间和成本。但由于不同的亲和标签各有其优点和局限性，因此常常需要根据所表达蛋白的特点进行合理的选择。此外，随着生物信息学和材料科学的飞速发展，研究人员不仅对现有标签纯化系统进行了优化，还开发了一系列更高效的新型纯化方案，大大推动了重组蛋白纯化技术的进步。

    1 亲和标签的特征及应用

    亲和标签是对特定配体具有高度亲和力的外源性氨基酸序列，可以通过重组 DNA 技术融合到目标蛋白的末端，在重组蛋白的纯化过程中有着重要作用。根据分子量大小，亲和标签可以分为小分子量的短肽标签和大分子量的蛋白标签(表1)。其中，短肽标签一般不会对目的蛋白的结构和功能造成影响，在大部分情况下不需要进行切除；而蛋白标签除了由于自身分子量较大需要进行切除之外，同时也具备增加目标蛋白溶解度的优点。因此，在重组蛋白表达和纯化过程中，我们需要根据所表达蛋白及下游应用的不同选择合适的亲和标签。

    1.1 短肽标签

    1.1.1 传统短肽标签 His 标签是重组蛋白纯化过程中最常用的亲和标签，一般由 6 个或 6 个以上连续的组氨酸残基组成。该标签体积小，免疫原性低，通常不会影响融合蛋白的结构或功能[10]。基于组氨酸残基与金属离子(如 Ni2+、Cu2+、Zn2+等)之间的螯合作用，固定化金属亲和层析(immobilized metal-ion affinity chromatography，IMAC)技术已成为 His 标记蛋白分离纯化的首选方法[1]。简单来说，IMAC 技术可以通过结合、洗涤、洗脱三个步骤实现目标蛋白的高效回收。然而，由于金属离子暴露在层析树脂表面，任何能与其产生螯合作用的蛋白质(如富含组氨酸、半胱氨酸的蛋白质)均可吸附到树脂上，这些非特异性结合会导致重组蛋白质纯度大幅降低 ......