His-Tag重组蛋白亲和层析标准操作规程(SOP)
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材料
琼脂糖凝胶介质镍亲和柱
紫外检测仪
蛋白电泳装置及夹子、玻璃板、灌胶支架、缓冲液槽等附件
5 ml 注射器
0.45 μm 滤器
试剂
1. 结合缓冲液:20 mM Tris-HCl,150 mM NaCl,10 mM 咪唑,pH=8.0
2. 洗脱缓冲液:20 mM Tris-HCl,150 mM NaCl,不同梯度浓度的咪唑,pH=8.0
3. 20%乙醇
4. 三蒸水
5. 透析液:20 mM Tris-HCl,1 mM EDTA,pH=8.0
注:
纯化所用所有试剂均用三蒸水进行定容,溶液配完后均用0.22 μm 滤膜经滤器过滤,4℃保存。
在实验中,可以先配制相应pH值的高浓度母液,在使用时
进行稀释。如:
(1)1 M Tris-HCl,pH=8.0
称取60.57 g Tris溶于400 mL 三蒸水中,充分溶解,调pH至8.0,补加三蒸水定容至500 mL。用0.22 μm 滤膜过滤,置于玻璃瓶中4℃保存。
(2)2.5 M NaCl,pH=8.0
称取36.53 g NaCl溶于200 ml 三蒸水中,充分溶解,调pH至8.0,补加三蒸水定容至250 mL。用0.22 μm 滤膜过滤,置于玻璃瓶中4℃保存。
(3)1 M 咪唑,pH=8.0
称取17.02 g 咪唑溶于200 mL 三蒸水中,充分溶解,调pH至8.0,补加三蒸水定容至250 mL。用0.22 μm 滤膜过滤,置于玻璃瓶中4℃保存。
步骤
样品制备
将经过IPTG诱导的菌液离心,7000 rpm,10 min。收集菌体细胞,用PBS漂洗两遍,再用纯化所用的平衡液漂洗一遍,最后用平衡液重悬(35 mL/g 菌体沉淀),将收集好的菌液超声破碎,直至澄清,13000 rpm,离心10 min,取上清,用0.45 μm 滤器过滤。
纯化过程
1. 准备
将保存于4℃的试剂开盖超声脱气40 min,平衡到纯化的温度。
2. 装柱
装柱前先在柱子内加满三蒸水,打开开关至最大流速,使三蒸水快速流过柱子以去除柱子中的气泡。将凝胶填料从4℃冰箱内取出,用吸管将上层20%乙醇吸走,加入三蒸水轻轻重悬,缓缓加入柱内,加满三蒸水,打开开关至最大流速,保持柱子垂直,使凝胶压紧,必要时可以用注射器从出口轻吸,给凝胶一定负压,使凝胶压的更紧密。
3. 平衡
提前打开紫外检测仪,调节波长至280 nm,灵敏度为100%,预热。向柱内加满结合缓冲液,打开开关,使液体匀速向下流(3 mL/min)。此时,调节光量,使吸光值保持100稳定,此时为调满。待吸光值稳定后,调节灵敏度为0.5 A/0.2 A,使吸光值保持0稳定,此时为调基线。
4. 上样
将提前处理好的样品加入20 mM 咪唑,有时可根据不同蛋白特性适当提高上样咪唑浓度,以减少非特异性结合。沿壁缓缓加入柱内,尽量避免气泡的产生。打开开关,保持尽量较低的流速(1 mL/min),待吸光值大于20时,用50 ml 离心管接流出的蛋白溶液,称流穿。流穿内的蛋白应为未与凝胶结合的菌体蛋白。
5. 洗涤
沿壁缓缓加入结合缓冲液,打开开关,走大于10柱体积的结合缓冲液,流速3 mL/min。使吸光值恢复到基线或接近于基线水平。
6. 洗脱
初次纯化一个新的重组蛋白一般选择40 mM、60 mM、80 mM 咪唑作为流洗浓度,主要洗脱非特异结合在凝胶中的菌体蛋白,100 mM、200 mM、300 mM 咪唑作为洗脱浓度,主要洗脱目的蛋白,500 mM 咪唑洗脱与凝胶结合较顽固的蛋白。将每个洗脱浓度的蛋白进行SDS电泳检测,确定洗脱杂蛋白以及目的蛋白的最佳浓度,作为以后洗脱条件。每个浓度洗涤(脱)时,都要使吸光值达到一个稳定的最低值。一般作为流洗的洗涤液尽量多一些。
7. 平衡
最后洗脱结束后,加入结合缓冲液,直至吸光值平衡基线或接近于基线水平。
8. 保存
向柱内缓缓加入5倍凝胶体积的20%乙醇,使凝胶充分浸在乙醇中。最后,用乙醇慢慢重悬凝胶,取出置于干净的离心管中,用乙醇冲洗柱子几次,使凝胶的损失达到最小。做好使用记录,4℃保存凝胶。
9. 透析
(1)将存放于4℃的透析袋从水中(用于煮透析袋的去离子水)取出,戴一次性手套,去掉水,将一头折起,用封闭夹封闭。透析液试漏。
(2)倒掉透析液,将不同梯度洗脱的蛋白加入透析袋内,上口折起,用封闭夹封闭。检查不漏后放入2 L 透析液中。
(3)用玻璃棒将透析袋固定在烧杯内,以防止透析袋随透析液转动,影响透析效果,4℃透析,两小时后更换透析液,然后透析过夜。
10. 电泳检测
上样、流穿、洗涤、各个梯度洗脱的蛋白,每个样品取20 μL,加入等量2×SDS-buffer,沸水煮样8 min,进行SDS-PAGE电泳检测。常温染色过夜,为避免染色时污染,染色液仅回收一次。
蛋白浓度测定
每纯化出的蛋白在保存之前都要进行
蛋白浓度测定方法如下:
取5 mL 考马斯亮蓝G-250置于干净试管中,空白对照加入100 μL 0.9%NaCl,测定组加入适量(考马斯亮蓝G-250由棕红色变为蓝色为止)未知蛋白,用0.9%NaCl补齐到100 μL,混匀,放置5 min。用721型分光光度计(需提前预热20 min)测定其595 nm的吸光值(玻璃比色皿,用空白对照调0),带入标准曲线,得出蛋白浓度。做好标记,保存于-20℃。
蛋白浓缩
若纯化出的蛋白浓度过低,在浓度测定之前要使用超滤杯或硫酸铵沉淀的方法对其进行浓缩。
1. 超滤杯使用
使用前先将超滤杯用三蒸水涮洗三遍,然后在超滤杯内加入三蒸水,3000 rpm,离心10 min,目的将滤膜彻底清洗干净。倒掉三蒸水,加入待浓缩的蛋白样品,3000 rpm,离心,直至达到所需体积后停止离心,将浓缩后的蛋白样品取出,进行电泳检测和蛋白浓度测定。超滤杯如同使用前用三蒸水涮洗三遍,加入三蒸水,3000 rpm,离心10 min。最后加入20%乙醇,是滤膜浸泡在乙醇中,4℃保存。
2. 硫酸铵沉淀法
蛋白溶液与饱和硫酸铵按1:1比例混合,4℃放置30 min,13000 rpm离心10 min,弃掉上清,沉淀的蛋白用500 μL PBS溶解(可根据沉淀的量适当增加PBS用量),溶解后用透析液透析。
注意事项
1. 保存于4℃的纯化液体每次使用前须脱气40分钟,以防止纯化过程中凝胶进气。
2. 样品在上样之前要用0.45 μm 滤器过滤。
3. 每一种蛋白都有其独特的特性,缓冲液中任何一个条件(pH值、盐离子成分、盐离子浓度)不适合,都会导致蛋白析出缓冲液中各成分的浓度并不是一定的,可根据不同蛋白的特性进行适当的调整