組氨酸標簽也稱(chēng)His-tag，是一種簡(jiǎn)單、應用廣泛的純化標簽，具有六個(gè)或更多連續的組氨酸殘基，其可插入目的蛋白的C末端或N末端。一是能構成表位利于檢測；二是構成的結構特征（結合配體）利于純化。His標簽我們經(jīng)常會(huì )看到，做蛋白親和純化的小伙伴們應該就沒(méi)有沒(méi)聽(tīng)過(guò)His名號的吧?？墒撬烤箯暮味鴣?lái)呢？

一、起源

1975年, J. Porath等人的研究論文中，實(shí)驗者將金屬螯合親和層析（簡(jiǎn)稱(chēng)MCAC）技術(shù)應用于蛋白分離。研究者首先將金屬離子（如Cu2+、Ni2+等）固定到IDA-衍生的凝膠上，形成金屬螯合親和層析介質(zhì)。利用這種介質(zhì)，研究者進(jìn)行了蛋白質(zhì)的吸附實(shí)驗，探究不同蛋白質(zhì)與金屬離子的親和性。實(shí)驗發(fā)現，某些蛋白質(zhì)可以特異性地結合到固定化的金屬離子上，而其他蛋白質(zhì)則沒(méi)有這種結合能力。通過(guò)改變溶液的pH值或使用競爭性配體，可以有效地從親和層析介質(zhì)上洗脫結合的蛋白質(zhì)。這項技術(shù)利用了蛋白質(zhì)上的某些氨基酸殘基（如組氨酸、半胱氨酸、賴(lài)氨酸等）與金屬離子（如鎳、銅、鋅等）的親和作用，通過(guò)這些金屬離子固定在帶有亞氨基二乙酸（iminodiacetic acid, IDA）或其他配體的樹(shù)脂上，實(shí)現對蛋白質(zhì)的親和層析。這項研究成果的發(fā)表標志著(zhù)親和層析技術(shù)在蛋白質(zhì)分離領(lǐng)域的應用邁出了重要的一步。它不僅為后來(lái)的研究人員提供了一種新的蛋白純化實(shí)驗方法，而且為理解蛋白質(zhì)結構和功能提供了新的視角。

二、His tag的雛形

1988年，Smith等人提出了在蛋白質(zhì)N-末端添加特定的金屬螯合肽（Chelating Peptide, CP），以增強其與固定金屬離子的結合能力，從而提高純化效率。這種方法被稱(chēng)為CP-IMAC，它通過(guò)在目標蛋白質(zhì)上引入一個(gè)CP序列，使得蛋白質(zhì)能夠通過(guò)IMAC被特異性地純化。

實(shí)驗人員設計了螯合肽His-Trp與促黃體激素釋放激素（LHRH）類(lèi)似物2-10 LHRH的N-末端融合表達,結果融合蛋白可以與Ni2+形成配位復合物并具有高親和性。此外，實(shí)驗人員設計了His-Trp-胰島素原作為重組CP-蛋白質(zhì)模型，利用該模型研究了其在大腸桿菌中表達，研究其與固定化Ni2+的結合和洗脫情況。

His tag的發(fā)展

1989年，瑞典斯德哥爾摩理工學(xué)院生物化學(xué)與生物技術(shù)系Ljungquist C等人也利用基因融合方法，將目標蛋白的基因與編碼親和肽段Ala-His-Gly-His-Arg-Pro的基因片段融合，為了使表達的融合蛋白可以與固定化金屬離子（Zn2+）結合而利用親和色譜法（IMAC）進(jìn)行純化，研究者合成了編碼親和肽段的連接體，以上述編碼親和肽段為基本單位，分別做兩次，四次串聯(lián)聚合，這樣制備出分別含有2個(gè)、4個(gè)和8個(gè)His氨基酸的親和肽段，然后將這肽段與編碼雙結構域蛋白A分子ZZ的基因的3'端和編碼β-半乳糖苷酶的基因的5'端融合。研究發(fā)現，不含有或兩個(gè)His的親和肽段的融合蛋白與固定化Zn2+的結合能力較弱，而含有4個(gè)或8個(gè)His的親和肽段的融合蛋白則顯示出較強的結合作用。通過(guò)pH梯度改變，發(fā)現ZZ融合蛋白可以根據親和肽His的數量多少在不同的pH值下從樹(shù)脂上洗脫，His數越多，結合力越強，洗脫的pH值越低。

三、His-tag相關(guān)產(chǎn)品推薦