His-tag的由來

組氨酸標簽也稱His-tag，是一種簡單、應用廣泛的純化標簽，具有六個或更多連續(xù)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)常會看到，做蛋白親和純化的小伙伴們應該就沒有沒聽過His名號的吧。可是它究竟從何而來呢？

一、起源

1975年, J. Porath等人的研究論文中，實驗者將金屬螯合親和層析（簡稱MCAC）技術應用于蛋白分離。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。利用這種介質，研究者進行了蛋白質的吸附實驗，探究不同蛋白質與金屬離子的親和性。實驗發(fā)現(xiàn)，某些蛋白質可以特異性地結合到固定化的金屬離子上，而其他蛋白質則沒有這種結合能力。通過改變溶液的pH值或使用競爭性配體，可以有效地從親和層析介質上洗脫結合的蛋白質。這項技術利用了蛋白質上的某些氨基酸殘基（如組氨酸、半胱氨酸、賴氨酸等）與金屬離子（如鎳、銅、鋅等）的親和作用，通過這些金屬離子固定在帶有亞氨基二乙酸（iminodiacetic acid, IDA）或其他配體的樹脂上，實現(xiàn)對蛋白質的親和層析。這項研究成果的發(fā)表標志著親和層析技術在蛋白質分離領域的應用邁出了重要的一步。它不僅為后來的研究人員提供了一種新的蛋白純化實驗方法，而且為理解蛋白質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。這種方法被稱為CP-IMAC，它通過在目標蛋白質上引入一個CP序列，使得蛋白質能夠通過IMAC被特異性地純化。

實驗人員設計了螯合肽His-Trp與促黃體激素釋放激素（LHRH）類似物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，實驗人員設計了His-Trp-胰島素原作為重組CP-蛋白質模型，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院生物化學與生物技術系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、4個和8個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(xiàn)，不含有或兩個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個或8個His的親和肽段的融合蛋白則顯示出較強的結合作用。通過pH梯度改變，發(fā)現(xiàn)ZZ融合蛋白可以根據(jù)親和肽His的數(shù)量多少在不同的pH值下從樹脂上洗脫，His數(shù)越多，結合力越強，洗脫的pH值越低。

三、His-tag相關產(chǎn)品推薦