протеиновый день
Белковые метки представляют собой пептидные последовательности, генетически привитые к рекомбинантному белку . Метки прикрепляются к белкам для различных целей. Их можно добавлять к любому концу целевого белка, поэтому они специфичны либо к С-концу, либо к N-концу , либо специфичны как к С-концу, так и к N-концу. Некоторые метки также вставляются в участки интересующего белка; они известны как внутренние теги. [ 1 ]
К белкам добавляются метки сродства, чтобы их можно было очистить от сырого биологического источника с помощью метода сродства. Аффинные метки включают хитинсвязывающий белок (CBP), мальтозосвязывающий белок (MBP), Strep-метку. [ 2 ] и глутатион-S-трансфераза (GST). Метка поли(His) представляет собой широко используемую белковую метку, которая связывается с матрицами, содержащими иммобилизованные ионы металлов.
Метки солюбилизации используются, особенно для рекомбинантных белков, экспрессируемых в таких видах, как E. coli , чтобы способствовать правильному сворачиванию белков и предотвращать их агрегацию в тельцах включения . Эти метки включают тиоредоксин (TRX) и поли(NANP). Некоторые аффинные метки, такие как MBP и GST, выполняют двойную роль в качестве агента солюбилизации.
Хроматографические метки используются для изменения хроматографических свойств белка, чтобы обеспечить различное разрешение в зависимости от конкретного метода разделения. Часто они состоят из полианионных аминокислот, таких как FLAG-тег или полиглутаматный тег. [ 3 ]
Эпитопные метки представляют собой короткие пептидные последовательности, выбранные потому, что высокоаффинные антитела можно надежно продуцировать у многих различных видов. Обычно они происходят от вирусных генов, что объясняет их высокую иммунореактивность. Эпитопные метки включают ALFA-тег, V5-тег , Myc-тег , HA-тег , Spot-тег , T7-тег и NE-тег . Эти метки особенно полезны для вестерн-блоттинга , иммунофлуоресценции и экспериментов по иммунопреципитации , хотя они также находят применение при очистке антител.
Флуоресцентные метки используются для визуального определения белка. Зеленый флуоресцентный белок (GFP) и его варианты являются наиболее часто используемыми флуоресцентными метками. [ 4 ] Более продвинутые применения GFP включают использование его в качестве складчатого репортера (флуоресцентного в сложенном виде и бесцветного в противном случае).
Белковые метки могут допускать специфическую ферментативную модификацию (например, биотинилирование биотинлигазой) или химическую модификацию (например, связывание с другими белками через SpyCatcher или реакцию с FlAsH-EDT2 для флуоресцентной визуализации). Часто метки комбинируются, чтобы связать белки с несколькими другими компонентами. Однако с добавлением каждой метки возникает риск того, что нативная функция белка может быть нарушена из-за взаимодействия с меткой. Поэтому после очистки метки иногда удаляются путем специфического протеолиза (например, с помощью протеазы TEV , тромбина , фактора Ха или энтеропептидазы ) или сплайсинга интеина .
Список белковых тегов
[ редактировать ]( см. в разделе «Протеиногенная аминокислота № Химические свойства коды аминокислот AZ »).
Пептидные метки
[ редактировать ]- ALFA-tag — спиральная пептидная метка, разработанная de novo (SRLEEELRRRLTE) для биохимических и микроскопических исследований. Метка распознается репертуаром однодоменных антител. [ 5 ]
- AviTag, пептид, обеспечивающий биотинилирование ферментом BirA и позволяющий выделять белок с помощью стрептавидина (GLNDIFEAQKIEWHE).
- C-tag, пептид, который связывается с однодоменным антителом верблюдовых, разработанным с помощью фагового дисплея (EPEA). [ 6 ] [ 7 ]
- Кальмодулин-таг , пептид, связанный с белком кальмодулином (KRRWKKNFIAVSAANRFKKISSSGAL).
- i CapTag™ ( интеиновая ) метка захвата , самоудаляющаяся метка на основе пептидов (MIKIATRKYLGKQNVYGIGVERDHNFALKNGFIAHN). CapTag i ™ контролируется изменением pH (обычно от pH 8,5 до pH 6,2). Таким образом, эту технологию можно адаптировать к широкому спектру буферов, адаптированных к целевым значениям pH 8,5 и 6,2. Ожидаемая чистота целевых белков или пептидов составляет 95–99%. i интеина CapTag™ содержит запатентованный компонент, полученный из punctiforme (Npu) Nostoc . Эта метка используется для очистки рекомбинантных белков и их фрагментов. Его можно использовать в исследовательских лабораториях, а также он предназначен для крупномасштабной очистки в ходе последующего производственного процесса. Комплекс i CapTag™-белок-мишень может быть экспрессирован в широком диапазоне хозяев экспрессии ( например, в клетках CHO и E.coli ). Он не предназначен для полностью экспрессированных моноклональных антител. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]
- полиглутаматная метка, пептид, эффективно связывающийся с анионообменной смолой, такой как Mono-Q (EEEEEE) [ 3 ]
- полиаргининовая метка, пептид, эффективно связывающийся с катионообменной смолой (от 5 до 9 последовательных R)
- E-tag, пептид, распознаваемый антителом (GAPVPYPDPLEPR).
- FLAG-tag , пептид, распознаваемый антителом (DYKDDDDK). [ 11 ]
- HA-tag , пептид гемагглютинина, распознаваемый антителом (YPYDVPDYA). [ 12 ]
- His-tag , 5-10 гистидинов, связанных хелатом никеля или кобальта (HHHHHH)
- Gly-His-теги представляют собой N-концевые варианты His-тегов (например, GHHHH, или GHHHHHH, или GSSHHHHHH), которые все еще связываются с иммобилизованными катионами металлов, но также могут быть активированы посредством азидоглюконилирования для обеспечения возможности применения клик-химии. [ 13 ]
- Myc-tag , пептид, полученный из c- myc , распознаваемый антителом (EQKLISEEDL).
- NE-tag , синтетический пептид из 18 аминокислот (TKENPRSNQEESYDDNES), распознаваемый моноклональным антителом IgG1, который полезен в широком спектре применений, включая вестерн-блоттинг, ELISA, проточную цитометрию, иммуноцитохимию, иммунопреципитацию и аффинную очистку рекомбинантных белков. [ 14 ]
- Rho1D4-tag относится к последним 9 аминокислотам внутриклеточного С-конца бычьего родопсина (TETSQVAPA). Это очень специфическая метка, которую можно использовать для очистки мембранных белков .
- S-tag , пептид, полученный из рибонуклеазы А (KETAAAKFERQHMDS).
- SBP-tag , пептид, связывающийся со стрептавидином (MDEKTTGWRGGHVVEGLAGELEQLRARLEHHPQGQREP) [ 15 ]
- Softag 1 для экспрессии у млекопитающих (SLAELLNAGLGGS)
- Softag 3 для прокариотической экспрессии (TQDPSRVG)
- Spot-tag , пептид, распознаваемый нанотелом ( PDRVRAVSHWSS) для иммунопреципитации, аффинной очистки, иммунофлуоресценции и микроскопии сверхвысокого разрешения.
- Strep-tag , пептид, который связывается со стрептавидином или модифицированным стрептавидином, называемым стрептактином (Strep-tag II: WSHPQFEK). [ 2 ]
- T7-tag , эпитопная метка, полученная из основного капсидного белка T7 гена T7 (MASMTGGQQMG). Используется в различных иммуноанализах, а также для аффинной очистки. В основном используется. [ 16 ]
- Тег TC , тег тетрацистеина, который распознается бимышьяковыми соединениями FlAsH и ReAsH (CCPGCC).
- Ty tag (EVHTNQDPLD)
- Тег V5 , пептид, распознаваемый антителом (GKPIPNPLLGLDST) [ 17 ]
- VSV-тег, пептид, распознаваемый антителом (YTDIEMNRLGK)
- Xpress-тег (DLYDDDDK), пептид, распознаваемый антителом.
Ковалентные пептидные метки
[ редактировать ]- Изопептаг , пептид, который ковалентно связывается с белком пилин-С (TDKDMTITFTNKKDAE). [ 18 ]
- SpyTag , пептид, который ковалентно связывается с белком SpyCatcher (AHIVMVDAYKPTK). [ 19 ]
- SnoopTag , пептид, который ковалентно связывается с белком SnoopCatcher (KLGDIEFIKVNK). [ 20 ] Второе поколение, SnoopTagJr, также было разработано для привязки к SnoopCatcher или DogTag (при посредничестве SnoopLigase) (KLGSIEFIKVNK). [ 21 ]
- DogTag, пептид, который ковалентно связывается с DogCatcher (DIPATYEFTDGKHYITNEPIPPK), [ 22 ] а также может ковалентно связываться с SnoopTagJr при посредничестве SnoopLigase. [ 21 ]
- SdyTag, пептид, ковалентно связывающийся с белком SdyCatcher (DPIVMIDNDKPIT). [ 23 ] SdyTag/SdyCatcher обладает кинетически-зависимой перекрестной реактивностью со SpyTag/SpyCatcher.
Белковые метки
[ редактировать ]- BCCP (биотин-карбоксильный белок-носитель), белковый домен, биотинилированный BirA , обеспечивающий распознавание стрептавидином.
- BromoTag , мутированная версия второго бромодомена Brd4, Brd4-BD2 L387A, с мутацией типа «bump-and-hole», которая может высокоселективно связываться с помощью специфичного для метки деградатора PROTAC AGB1 с образованием тройного комплекса между белком «BromoTagged» и Лигаза Е3 VHL, приводящая к убиквитинированию меченого белка и его последующей быстрой и эффективной протеасомной деградации в клетках. [ 24 ]
- FAST (тег, активирующий флуоресценцию и сдвигающий поглощение), мутировавший фотоактивный желтый белок (PYP), который обратимо связывает родственные флуорогенные лиганды.
- CL7 -tag, сконструированный вариант колицина E7, который обладает сильным сродством к связыванию и специфичностью в отношении иммобилизованного иммунного белка 7 (Im7). [ 25 ]
- Глутатион-S-трансфераза- метка, белок, который связывается с иммобилизованным глутатионом.
- Зеленый флуоресцентный белок -метка, [ 4 ] белок, который спонтанно флуоресцирует и может связываться нанотелами
- HaloTag , мутировавшая бактериальная галоалкандегалогеназа , которая ковалентно прикрепляется к галогеналкановым субстратам.
- SNAP-tag , мутировавшая эукариотическая ДНК-метилтрансфераза , которая ковалентно присоединяется к бензилгуанина. производным
- CLIP-tag , мутировавшая эукариотическая ДНК-метилтрансфераза , которая ковалентно присоединяется к бензилцитозина . производным
- HUH-tag , специфичный для последовательности одноцепочечный ДНК-связывающий белок, который ковалентно связывается со своей целевой последовательностью.
- Мальтозосвязывающий белок -tag, белок, который связывается с амилозо-агарозой. [ 26 ]
- День Нуса
- Тиоредоксин -тег
- Fc -метка, полученная из Fc-домена иммуноглобулина, допускает димеризацию и солюбилизацию. Может использоваться для очистки на сефарозе белка-А.
- Разработаны внутренне неупорядоченные метки, содержащие аминокислоты, способствующие нарушению (P,E,S,T,A,Q,G,..) [ 27 ]
- Домен распознавания углеводов или CRDSAT -tag, белок, который связывается с лактозной агарозой или сефарозой. [ 28 ]
Другие
[ редактировать ]HiBiT-тег был разработан учеными компании Promega. Это пептидная метка из 11 аминокислот, которую можно присоединить к N- или C-концу или к внутренним участкам белков. [ 29 ] Его небольшой размер приводит к быстрому связыванию этой метки с другими белками с помощью технологии CRISPR/Cas9. [ 29 ]
Приложения
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Махмуди Гомари, Мохаммед; Сарайгорд-Афшари, Неда; Фарсимадан, Марзие; Ростами, Неда; Агамири, Шахин; Фарахоллахи, Мохаммад М. (декабрь 2020 г.). «Возможности и проблемы методов очистки белков с помощью меток: применение в фармацевтической промышленности» . Достижения биотехнологии . 45 : 107653. doi : 10.1016/j.biotechadv.2020.107653 . ISSN 0734-9750 . ПМИД 33157154 . S2CID 226276355 .
- ^ Jump up to: а б Шмидт, Томас ГМ; Кепке, Юрген; Фрэнк, Рональд; Скерра, Арне (1996). «Молекулярное взаимодействие между аффинным пептидом Strep-tag и его родственной мишенью, стрептавидином». Журнал молекулярной биологии . 255 (5): 753–66. дои : 10.1006/jmbi.1996.0061 . ПМИД 8636976 .
- ^ Jump up to: а б Фэйрхед М., Крндиджа Д., Лоу Э.Д., Ховарт М. (январь 2014 г.). «Сопряжение по принципу «подключи и работай» с помощью определенных двухвалентных стрептавидинов» . Журнал молекулярной биологии . 426 (1): 199–214. дои : 10.1016/j.jmb.2013.09.016 . ПМК 4047826 . ПМИД 24056174 .
- ^ Jump up to: а б Чжан, Цзинь; Кэмпбелл, Роберт; Тинг, Алиса; Цянь, Роджер (2002). «Создание новых флуоресцентных зондов для клеточной биологии». Nat Rev Mol Cell Biol . 3 (12): 906–918. дои : 10.1038/nrm976 . ПМИД 12461557 . S2CID 11588100 .
- ^ Гётцке, Хансйорг; Килиш, Маркус; Мартинес-Карранса, Маркель; Сограте-Идрисси, Шама; Раджавел, Абирами; Шлихтаерле, Томас; Энгельс, Никлас; Юнгманн, Ральф; Стенмарк, Пал; Опазо, Фелипе; Фрей, Штеффен (2019). «ALFA-tag — это универсальный инструмент для бионаучных приложений на основе нанотел» . Природные коммуникации . 10 (1): 4403. Бибкод : 2019NatCo..10.4403G . дои : 10.1038/s41467-019-12301-7 . ПМК 6764986 . ПМИД 31562305 .
- ^ Де Генст, Эрвин Дж.; Гильямс, Тим; Велленс, Шутка; О'Дей, Элизабет М.; Воудби, Кристофер А.; Михан, Сара; Дюмулен, Мирей; Сюй, Шан-Те Дэнни; Кремадес, Нунило; Шушуерен, Коэн Х.Г.; Извините, Элс; Винс, Лод; Стейерт, Джон; Христодулу, Джон; Добсон, Кристофер М. (сентябрь 2010 г.). «Структура и свойства комплекса α-синуклеина и однодоменного антитела верблюда» (PDF) . Журнал молекулярной биологии . 402 (2): 326–343. дои : 10.1016/j.jmb.2010.07.001 . ПМИД 20620148 .
- ^ «Матрица аффинности C-tag CaptureSelect - Thermo Fisher Scientific» . www.thermofisher.com .
- ^ Купер, Меридет А.; Тарис, Джозеф Э.; Ши, Чанхуа; Вуд, Дэвид В. (2018). «Удобный метод метки расщепления интеина для очистки целевых белков без меток» . Современные протоколы в науке о белках . 91 (1): 5.29.1–5.29.23. дои : 10.1002/cpps.46 . ISSN 1934-3655 . ПМИД 29516483 . S2CID 3749506 .
- ^ Прабхала, Саи Вивек; Гирах, Изабела; Вуд, Дэвид В. (2022). «Эволюция методов аффинности на основе интеина, отраженная в 30-летней истории патентов» . Границы молекулярных биологических наук . 9 : 857566. дои : 10.3389/fmolb.2022.857566 . ISSN 2296-889X . ПМК 9033041 . ПМИД 35463948 .
- ^ « Технология i CapTag™ — наука о захвате белка» . www.proteincapturescience.com .
- ^ Эйнхауэр, А.; Юнгбауэр, А. (2001). «Пептид FLAG™, универсальная слитая метка для очистки рекомбинантных белков». Журнал биохимических и биофизических методов . 49 (1–3): 455–65. дои : 10.1016/S0165-022X(01)00213-5 . ПМИД 11694294 .
- ^ Пракрия, Мурали; Феске, Стефан; Гвак, Юсанг; Шрикант, Сонал; Рао, Анжана; Хоган, Патрик Г. (2006). «Orai1 является важной субъединицей поры канала CRAC». Природа . 443 (7108): 230–3. Бибкод : 2006Natur.443..230P . дои : 10.1038/nature05122 . ПМИД 16921383 . S2CID 4310221 .
- ^ Брюн, Карл Д.; Ликни, Ильва; Сутов, Григорий; Моррис, Александр Р.; Йовичевич, Деяна; Фордж, Гиннесс; Казак, Энди; Клюг, Ричард; Кастальяна, Сабина; Заякина, Анна; Джонсон, Юрис; Скрэстин, Даце; Спунде, Карин; Коэн, Александр А.; Бьоркман, Памела Дж.; Моррис, Ховард Р.; Суна, Эдгар; Тар, Каспар (16 ноября 2021 г.). «N-концевая модификация белков, меченных Gly-His, азидоглюконолактоном» . ХимБиоХим . 22 (22): 3199–3207. дои : 10.1002/cbic.202100381 . ISSN 1439-7633 . ПМИД 34520613 . S2CID 237515136 .
- ^ Хо, Филип В.Л.; Це, Зеро ХМ.; Лю, Х.Ф.; Лу, С.; Хо, Джессика ВМ.; Кунг, Мишель Х.В.; Рамсден, Дэвид Б.; Хо, СЛ. (2013). «Оценка клеточной эстрогенной активности на основе опосредованного рецептором эстрогена снижения экспрессии растворимой формы катехол-О-метилтрансферазы (КОМТ) в системе на основе ИФА» . ПЛОС ОДИН . 8 (9): e74065. Бибкод : 2013PLoSO...874065H . дои : 10.1371/journal.pone.0074065 . ПМЦ 3765251 . ПМИД 24040167 .
- ^ Киф, Энтони Д.; Уилсон, Дэвид С.; Силиг, Буркхард; Шостак, Джек В. (2001). «Одноэтапная очистка рекомбинантных белков с использованием наномолярного аффинного стрептавидин-связывающего пептида, SBP-метки». Экспрессия и очистка белков . 23 (3): 440–6. дои : 10.1006/преп.2001.1515 . ПМИД 11722181 .
- ^ «Эпитопные метки и слитые белки - антитела онлайн» . www.antibodies-online.com .
- ^ МакНатт, Марки К.; Лагас, Томас А.; Хортон, Джей Д. (2007). «Каталитическая активность не требуется для секретируемого PCSK9 для уменьшения количества рецепторов липопротеинов низкой плотности в клетках HepG2» . Журнал биологической химии . 282 (29): 20799–803. дои : 10.1074/jbc.C700095200 . ПМИД 17537735 .
- ^ Закери, Бижан; Ховарт, Марк (2010). «Спонтанное образование межмолекулярных амидных связей между боковыми цепями для необратимого нацеливания пептидов». Журнал Американского химического общества . 132 (13): 4526–7. дои : 10.1021/ja910795a . ПМИД 20235501 .
- ^ Закери, Бижан; Фирер, Джейкоб О.; Челик, Эмра; Читток, Эмили К.; Шварц-Линек, Ульрих; Мой, Винсент Т.; Ховарт, Марк (2012). «Пептидная метка, образующая быструю ковалентную связь с белком посредством создания бактериального адгезина» . Труды Национальной академии наук . 109 (12): E690–7. Бибкод : 2012PNAS..109E.690Z . дои : 10.1073/pnas.1115485109 . ПМК 3311370 . ПМИД 22366317 .
- ^ Веджиани, Джанлука; Накамура, Томохико; Бреннер, Майкл; Гайе, Рафаэль; Ян, Джун; Робинсон, Кэрол; Ховарт, Марк (2016). «Программируемые полипротеамы, построенные с использованием двойных пептидных суперклеев» . Труды Национальной академии наук . 113 (5): 1202–7. Бибкод : 2016ПНАС..113.1202В . дои : 10.1073/pnas.1519214113 . ПМЦ 4747704 . ПМИД 26787909 .
- ^ Jump up to: а б Булдун, Джан М.; Джин, Джису X.; Бедфорд, Майкл Р.; Ховарт, Марк (14 февраля 2018 г.). «SnoopLigase катализирует пептид-пептидную блокировку и обеспечивает твердофазную изоляцию конъюгата» . Журнал Американского химического общества . 140 (8): 3008–3018. дои : 10.1021/jacs.7b13237 . ПМИД 29402082 . S2CID 207189163 .
- ^ Кибл, Энтони Х.; Ядав, Викаш К.; Ферла, Маттео П.; Бауэр, Клаудия К.; Чунтарпурсат-Бон, Эулашини; Хуан, Цзинь; Бон, Робин С.; Ховарт, Марк (июль 2021 г.). «DogCatcher позволяет осуществлять петлевое лигирование белок-белок» . Клеточная химическая биология . 29 (2): 339–350.e10. doi : 10.1016/j.chembiol.2021.07.005 . ISSN 2451-9456 . ПМЦ 8878318 . ПМИД 34324879 .
- ^ Тан, Ли Лин; Хун, Шон С.; Вонг, Фонг Т.; Ахмед, С. Ашраф (26 октября 2016 г.). «Кинетические контролируемые взаимодействия меток-ловушек для направленной сборки ковалентного белка» . ПЛОС ОДИН . 11 (10): e0165074. Бибкод : 2016PLoSO..1165074T . дои : 10.1371/journal.pone.0165074 . ПМК 5082641 . ПМИД 27783674 .
- ^ Чулли, Бонд; Алесси, Крейгон (октябрь 2021 г.). «Разработка BromoTag: система PROTAC «Bump-and-Hole» для индукции мощной, быстрой и селективной деградации меченых целевых белков» . J Med Chem . 64 (20): 15477–15502. doi : 10.1021/acs.jmedchem.1c01532 . ПМЦ 8558867 . ПМИД 34652918 .
- ^ Чоу, Луиза Т.; Васильев, Дмитрий Георгиевич (2022). «Применение новой аффинной системы CL7/Im7 для очистки сложных и фармацевтических белков» . Аффинная хроматография . Методы молекулярной биологии. Том. 2466. стр. 61–82. дои : 10.1007/978-1-0716-2176-9_5 . ISBN 978-1-0716-2175-2 .
- ^ Бедуэль, Хьюз; Дюплей, Паскаль (февраль 1988 г.). «Производство в Escherichia coli и одностадийная очистка бифункциональных гибридных белков, связывающих мальтозу. Экспорт полимеразы Кленова в периплазматическое пространство» . Eur J Biochem . 171 (3): 541–549. дои : 10.1111/j.1432-1033.1988.tb13823.x . ПМИД 3278900 .
- ^ Минд, Дэвид П; Хальффф, Элс Ф; Танс, Сандер (2013). «Проектирование беспорядка: рассказы о неожиданных хвостах» . Внутренне неупорядоченные белки . 1 (1): 5–15. дои : 10.4161/idp.26790 . ПМК 5424805 . ПМИД 28516025 .
- ^ Кризник, Александр; Йелехе-Окума, Мелисса; Лек, Жан-Кристоф; Грошенри, Уильям; Ле Кордье, Элен; Чаррон, Кристоф; Кинтернет, Марк; Мазон, Гортензия; Тальфурнье, Франсуа; Боски-Мюллер, Сандрин; Жузо, Жан-Ив; Ребул, Паскаль (октябрь 2018 г.). «CRDSAT, созданный pCARGHO: новый эффективный метод аффинной метки на основе лектина для безопасной, простой и недорогой очистки белков» . Биотехнолог Дж. 14 (4): 1800214. doi : 10.1002/biot.201800214 . ПМИД 30298550 . S2CID 52942568 .
- ^ Jump up to: а б Швинн, Мари К.; Махлейдт, Томас; Циммерман, Крис; Эггерс, Кристофер Т.; Диксон, Эндрю С.; Херст, Робин; Холл, Мэри П.; Энселл, Лэнс П.; Бинковски, Брок Ф.; Вуд, Кейт В. (16 февраля 2018 г.). «CRISPR-опосредованное мечение эндогенных белков люминесцентным пептидом» . АКС Химическая биология . 13 (2): 467–474. doi : 10.1021/acschembio.7b00549 . ISSN 1554-8929 . ПМИД 28892606 .