6xHis標簽,也稱為多組氨酸標簽(polyhistidine ),His6標簽或hexa組氨酸標簽,這是一種在轉染的細胞中目標蛋白的C端或N端上由至少6個組氨酸殘基鏈接上所組成的氨基酸序列,它的序列如下所示:
相對小的分子量,低的免疫原性,親水性和在去污劑和其他添加劑存在的情況下的易變性,因此在天然和變性的條件下,多組氨酸標簽是被公認為最廣泛使用的親和標簽用于一系列的蛋白純化目的。
可以檢測和純化重組蛋白而無需使用蛋白特異性的抗體或探針,同時抗His標簽抗體的存在用于His標簽蛋白的檢測中使6xHis標簽更加的普遍和受歡迎。
6xHis標簽通常在重組蛋白的純化中使用,這是因為組氨酸殘基的序列可以在特定的緩沖液條件下結合到幾種類型固定的離子上(比如鎳,鈷和銅),從而達到容易檢測和純化His標簽蛋白的目的。例如在大腸桿菌和其他原核系統中表達的多組氨酸標簽重組蛋白通常使用固定的金屬離子親和色譜來純化或稱為IMAC,IMAC的全稱是 immobilized metal-affinity chromatography ,即 固定金屬親和層析 。
IAMC一種非常有效的分離技術,它利用組氨酸能夠與金屬離子發生親和作用的原理對蛋白質加以分離。例如伯樂的Profinity IMAC 介質以UNOsphere? 為基質,含有作為二價、三價金屬離子螯合配位體的亞氨基二乙酸 ( IDA )。當配位體結合有 Zn2+、Ni2+ 或 Cu2+ 等金屬離子時,含組氨酸的蛋白會與此層析介質結合。
在親和層析過程中,支撐物(通常是珠狀瓊脂糖凝膠或磁珠顆粒)用合適的耦合試劑來進行衍生,比如氨三乙酸nitrilotriaceticacid(NTA)或亞氨乙酸iminodiaceticacid(IDA)。這些螯合的基團會 固定所需要的二價金屬離子(比如鎳,銅,鈷和鋅) ,從而這些金屬離子最后 負責結合和分離混合液蛋白中的目標分子 。在選擇使用哪個配基上,你需要考慮IMAC樹脂的結合能力主要取決于被純化蛋白的性質和在純化過程中所使用的金屬離子。
鎳,鈷,銅是進行純化His標簽蛋白首選的被廣泛使用的離子,由于它們在水溶液中對于 組氨酸 和 半胱氨酸 良好的親和性。在這三個離子中, 鎳是最廣泛使用的金屬離子 ,它呈現出最高的親和性和選擇性對于His標簽蛋白.然而,它也會非特異性的結合包含組氨酸群的內源蛋白。而鈷提供最特異性的結合和組氨酸標簽因此當純度是首要選擇時鈷是二價陽離子的首選。銅離子和鎳鈷離子相比和His標簽蛋白的結合非常強勁,但是它的特異性在三種離子中是最弱的。由于這個原因,當純度不是最主要的目的時銅離子IMAC被使用。
在制備樣品時,細胞被捕獲和裂解通過酶法或機械條件。因為多組氨酸標簽在生理PH值和離子強度下很好的結合到IMAC樹脂上。結合在幾乎中性緩沖液的條件下完成。大部分科研人員使用包含10-25mM咪唑的TBS溶液作為結合/漂洗緩沖液來防止帶有組氨酸殘基內源蛋白的非特異性的結合.被捕獲的組氨酸標簽蛋白的洗脫和回復通常使用增加的咪唑濃度(至少200mM)來實現,低PH值或一個過量的強螯合劑比如EDTA。
ELISA或免疫印跡檢測:可以使用鎳螯合的辣根過氧化物酶來進行基于HRP組氨酸標簽蛋白的檢測而無需使用抗體。同時,抗6xHis的抗體是高度靈敏和特異性的對于那些含有組氨酸標簽的蛋白。
凝膠染色:幾種免疫分析方法利用多組氨酸標簽通過抗多組氨酸標簽抗體或通過SDS-PAGE來檢測靶蛋白。
蛋白相互作用pull-down:鎳瓊脂糖樹脂可以用于純化,鑒定和檢測組氨酸標簽蛋白的相互作用。
上面的圖片來源于2016年發表在《Immunity》上的 Analysis of the Rab GTPase Interactome in Dendritic Cells Reveals Anti-microbial Functions of the Rab32 Complex in Bacterial Containment ,文獻中就采用了 6xHis 標簽來純化Rab蛋白,只是文獻中為了提高蛋白相互作用的可信度,提高蛋白的純化效果,采用的是2個標簽的純化方法。
從 (a) 圖中可以看到 FUYW-exact-6His-Rab 字樣,這說明在Rab分子的N端加上了一個 6xHis 標簽與 eXact 標簽,eXact標簽是一個能夠自割切的枯草桿菌結構蛋白。在 (b) 圖中我們可以繼續看到,6xHis與Rab分子之間還加上了一個EYFP標簽,這主要是為了方便構建慢病毒穩轉細胞時篩選,因此文獻中還提到了使用空的EYFP質粒來做了陰性對照。
文獻中做蛋白相互作用的大致流程如下所示(其實圖(b)就是純化蛋白的過程):