HIS標簽蛋白是一種在分子生物學和生物技術中廣泛使用的標記蛋白。HIS標簽是由6個組氨酸殘基(通常為His6)組成的短肽鏈,常用于通過親和層析技術純化目的蛋白。該標簽具有很強的親和力,可以與某些金屬離子如鎳(Ni²?)或鈷(Co²?)離子結合,從而提供高效、選擇性強的純化手段。HIS標簽的使用大大提高了蛋白純化的效率和便捷性,尤其是在大規模表達和純化重組蛋白時,HIS標簽發揮了重要作用。
核心原理是組氨酸與金屬離子的結合能力。通常,HIS標簽被融合到目標蛋白的N端或C端,在表達過程中,標簽和目標蛋白一起被合成。在進行蛋白純化時,使用裝有金屬離子的親和層析柱(例如Ni-NTA柱),HIS標簽中的組氨酸殘基會與柱中的金屬離子形成配位鍵,從而使帶有HIS標簽的目標蛋白牢牢吸附在柱上。通過洗脫操作,去除未結合的雜蛋白,最終可以通過改變pH值或加入競爭性金屬離子(如Imidazole)來洗脫純化的目標蛋白。

1.高效的純化
HIS標簽在蛋白表達過程中幾乎與目標蛋白同步生成,因此可以通過親和層析高效地分離和純化蛋白。相比傳統的純化方法,HIS標簽純化方法更加簡便且不容易喪失蛋白的活性。
2.選擇性強
通過與特定金屬離子的親和作用,能夠在混合蛋白樣本中選擇性地捕獲目標蛋白,極大地減少了純化過程中的雜蛋白。
3.適用范圍廣
可在多種表達系統中使用,包括大腸桿菌、酵母、昆蟲細胞及哺乳動物細胞等,具有廣泛的適用性。
4.不影響蛋白結構和功能
通常由6個氨基酸(His6)組成,體積小,不會顯著改變目標蛋白的結構與功能。通常情況下,標簽不會對蛋白的折疊和活性產生負面影響,但也有可能在某些特殊情況下對蛋白產生干擾。
5.可以進行進一步的修飾
可通過不同的化學修飾技術進一步修飾,增強其特異性或為后續實驗提供便利。
HIS標簽蛋白的應用:
1.蛋白表達與純化
主要應用是在重組蛋白的表達和純化中。通過構建含有HIS標簽的表達載體,將其轉化到大腸桿菌或其他細胞中進行目標蛋白的高效表達。表達后的蛋白可以通過親和層析方法純化,去除雜蛋白,提高目標蛋白的純度。
2.抗體篩選
還可以作為抗原用于免疫原性研究。通過將含有HIS標簽的蛋白表達后,利用該標簽特異性誘導產生抗-HIS抗體,后續可以利用這些抗體進行蛋白檢測或免疫沉淀等實驗。
3.蛋白交互研究
不僅能幫助蛋白的純化,還能用于研究蛋白間的相互作用。通過共沉淀實驗,研究人員可以借助抗-HIS抗體捕捉與目標蛋白相互作用的其他蛋白,進而了解蛋白的功能。
4.融合蛋白的功能研究
許多研究利用HIS標簽作為一個輔助標簽與其他蛋白進行融合,形成融合蛋白。例如,將酶活性標記物與HIS標簽融合,研究該蛋白在體內的定位與功能。