GST标签蛋白可通过亲和层析,利用固定在基质上的谷胱甘肽从例如**裂解液中轻松纯化。GST与谷胱甘肽之间的高特异性确保了单个步骤就能获得高纯度。洗脱在温和、非变性的条件下进行,因此保留了蛋白的抗原性和功能。
通用电气医疗集团现有多种亲和纯化产品。Glutathione Sepharose填料(表1)也有多种形式,从预填充的MultiTrap? 96孔过滤板到预装柱的SpinTrap?、GraviTrap?、HiTrap?及HiPrep?柱,或实验室包装(填料包装的体积从25 ml到500 ml)。不同的形式提供了从微克到克规模的样品的纯化选择。
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表1. GlutathioneSepharose填料的特征
1每毫升填料结合的重组谷胱甘肽硫转移酶。GST蛋白的结合取决于上样样品中蛋白的大小、构象和浓度。GST与谷胱甘肽的结合也是流速依赖的,低流速通常会提高结合能力。这对于上样过程很重要。蛋白性质、pH和温度,以及使用过的填料也会影响结合能力。
2 室温下的水。
仪器的选择将取决于特定的纯化。在利用微型离心柱时洗脱在台式离心机中进行,或利用重力流柱手动进行,或利用蠕动泵或注射器再加上预填充的GSTrap柱进行分步梯度洗脱。GSTMultiTrap 96孔板是为小体积的高通量筛选而设计的,每孔能纯化多达~500 μg GST标签蛋白。每根GSTSpinTrap柱能纯化多达500 μg蛋白。对于更大量的纯化,预装柱如GST GraviTrap、GSTrap和GSTPrep16/10则提供了**的形式。
GST SpinTrap柱
GST SpinTrap 柱非常适合放大之前的表达水平及纯化条件的筛选。柱的设计可用于微型离心机。每根柱子含有50 μlGlutathione Sepharose 4B,足够纯化*多500 μg重组GST。柱子在含有0.05%Kathon?(一种**的防腐剂)的1×PBS缓冲液中经过了预平衡。每个包装含有50根柱子。
随机选择大肠杆菌转化物,这些转化物中含有表达带GST标签的人肌红蛋白的cDNA,之后表达,并用GSTSpinTrap柱进行纯化。人肌红蛋白的cDNA与线性化的pGEX-5X-1连接,并转化大肠杆菌BL21细胞。24个随机选择的克隆接种到3ml 培养基中,过夜培养。用IPTG诱导表达2小时。取每个培养物1.5 ml,通过反复冻融步骤制备裂解液,再上样到GSTSpinTrap柱中。取每种还原型谷胱甘肽洗脱液的等份,上样到SDS凝胶中,用于SDS-PAGE的分析(图1)。结果显示,24个转化物中的7个表达了带GST标签的肌红蛋白。
图1.筛选24个随机选择的含有表达带GST标签的人肌红蛋白的cDNA的大肠杆菌转化物,将洗脱液进行SDS-PAGE分析。M =LMW-SDS Marker Kit。1-24泳道含有利用还原型谷胱甘肽从GST SpinTrap柱上洗脱下来的产物。
GSTGraviTrap柱
GST GraviTrap是方便的一次性柱子,其中预装了2 ml GlutathioneSepharose 4B,足够纯化*多20 mgGST标签蛋白。每个包装含有10根预装柱,是由生物兼容的聚丙烯制造的。特殊的釉料保护填料在纯化过程中不会变干。GSTGraviTrap柱在送达时的包装可便利地转化成柱子支架(Workmate)。产品包装中的塑料托盘可用于收集废液。当处理体积超过10ml时,将Labmate? PD-10 Buffer Reservoir与柱子连接,能将上样量增加至大约35 ml。
GST Bulk试剂盒
GSTBulk试剂盒含有10 ml大包装的Glutathione Sepharose4B和5根一次性的柱子。有了这个试剂盒,GST标签蛋白可利用柱层析或分批法进行纯化。GSTBulk试剂盒含有足够的试剂,能纯化*多50 mg GST标签蛋白。
GST MultiTrap96孔过滤板
GST MultiTrap 96孔过滤板目前有两种选择:GST MultiTrap FF和GSTMultiTrap 4B,分别预装了Glutathione Sepharose 4 Fast Flow和GlutathioneSepharose4B。两种产品都能提供高重复性、高通量的筛选,从不澄清或澄清的样品中小规模快速纯化GST标签蛋白。典型的应用包括不同重组子的表达筛选,蛋白可溶性的筛选,以及小规模平行纯化条件的优化。利用GSTMultiTrap可直接从不澄清的细胞裂解液中纯化*多500 μgGST标签蛋白/孔,缩短了操作时间,将敏感目的蛋白的降解降至*低。96孔板形式具有很大的灵活性,可与自动化的机器人系统共同使用,也可通过离心或抽真空手工操作。孔与孔之见、板与板之间的一致性能确保了高重复性。
利用GST MultiTrapFF来设计缓冲液筛选研究,确定纯化GST-海马钙结合蛋白的*佳缓冲液条件。检测的参数有缓冲液、pH、氯化钠、甘油、DTT和谷胱甘肽。同时还进行了超声破碎与市售细胞裂解试剂盒的使用效果比较。利用MODDE?软件(Umetrics)来进行因子设计(实验设计)和统计分析。不同缓冲液条件和样品制备方法随机应用到过滤板中。
样品、结合缓冲液或洗涤缓冲液中谷胱甘肽的存在显著降低了纯化的GST-海马钙结合蛋白的产量,而缓冲液对产量无影响。低pH改善了产量,而pH和添加剂如DTT、甘油或氯化钠未显著影响纯度(图2)。
筛选结果表明,对于GST-海马钙结合蛋白的纯化,获得*高产量和纯度的缓冲液条件是介于10到20 mM的磷酸钠,140到400mM的NaCl,pH 6.2-7.4。样品制备可通过市售的细胞裂解试剂盒及超声破碎来进行,不会显著影响纯化结果。
图2. 将GST MultiTrapFF过滤板的一些孔中收集而来的GST-海马钙结合蛋白的洗脱组分进行SDS-PAGE(还原条件,ExcelGel? SDSGradient 8–18;考马斯蓝染色)。
GST缓冲液试剂盒
GST缓冲液试剂盒含有纯化GST标签蛋白所使用的结合及洗脱缓冲液的储备溶液。试剂盒省去了耗时的缓冲液制备,促进了快速、便利且重现性好的纯化工作。足够的试剂可纯化*多20mg GST标签蛋白。GST缓冲液试剂盒含有10×PBS,还原型谷胱甘肽、稀释缓冲液和操作指南小册子。
蛋白纯化的放大
纯化过程可轻松放大;Glutathione Sepharose 4Fast Flow、Glutathione Sepharose 4B 及 Glutathione Sepharose HighPerformance都有更大的预装柱,以及大包装的填料。推荐增加**步的凝胶过滤步骤,来精炼目的蛋白,去除可能的聚集物。
GSTrap亲和柱是1 ml和5ml的HiTrap预装柱,能纯化毫克级的GST标签蛋白。GSTrap柱填充有三种不同的GlutathioneSepharose填料——GSTrap FF、GSTrap 4B和GSTrapHP。利用注射器及提供的连接器,蠕动泵或液相色谱系统如?KTA? design,可进行样品上样、洗涤和洗脱。
GSTprep FF 16/20是预装了GlutathioneSepharose 4 Fast Flow的20 mlHiprep柱,可用于毫克至克规模的GST标签蛋白的纯化。