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生物素標記蛋白的方法及應用

瀏覽次數:483 發布日期:2025-5-30  來源:本站 僅供參考,謝絕轉載,否則責任自負
生物素憑借其高親和力、精準標記與靈活應用,已成為現代生命科學研究的核心工具。

生物素的特性
生物素(Biotin),又稱維生素H、維生素B7或輔酶R,分子量僅244 Da,是人體多種羧化酶的輔助因子。它能夠以超高親和力(Kd≈10⁻¹⁵M)與親和素(Avidin)或鏈霉親和素(Streptavidin, SA)結合,這種結合強度遠超抗原-抗體作用(高10³-10⁶倍)

親和素:來源于蛋清,由四個相同亞基組成,穩定性極強,但因其糖基化特性可能引起非特異性結合。
鏈霉親和素:源自鏈霉菌的非糖基化蛋白(53 kDa),與生物素結合力接近共價鍵(Kd≈10⁻¹⁴M),且對溫度、pH、蛋白酶等耐受性更強。

兩者的共同優勢使其成為生化檢測、診斷、藥物遞送等領域的核心工具。

生物素標記蛋白的方法
生物素化(Biotinylation)是將生物素共價偶聯到目標蛋白的過程。由于生物素分子小,標記后通常不會干擾蛋白功能,卻能顯著提升其“可操作性”——便于檢測、純化或固定。

化學標記法
氨基標記:通過NHS-酯與賴氨酸殘基反應,單蛋白可標記多個生物素。
巰基標記:馬來酰亞胺-生物素與半胱氨酸硫醇基團形成穩定硫醚鍵。
羧基標記:利用碳二亞胺(EDC)連接生物素與蛋白羧基。

酶促標記法(Avi-Tag技術)
原理:在目標蛋白中添加一段15肽的Avi標簽(GLNDIFEAQKIEWHE),通過生物素連接酶BirA催化,將生物素共價連接到特定賴氨酸位點。
優勢:標記位點精準,適用于抗體開發、細胞標記等場景。
挑戰:需優化表達系統,避免包涵體形成或生物素脫落。

生物素化蛋白的核心應用
生物素-親和素系統的超高結合力與靈活性,使其成為多種技術的“黃金搭檔”。

親和純化
流程:生物素化目標蛋白→結合鏈霉親和素固相載體(如磁珠/柱子)→競爭洗脫或緩沖液洗脫。
優勢:特別適用于低豐度蛋白的高效純化。

檢測與分析技術
生物層干涉(BLI):實時監測生物分子相互作用,生物素化蛋白可穩定固定在傳感器表面,分析結合動力學。
表面等離子共振(SPR):通過生物素-鏈霉親和素固定蛋白,精確檢測配體結合與解離。
ELISA靈敏度升級:鏈霉親和素-生物素系統(SABS)可放大信號,降低空間位阻,檢測靈敏度提升10-100倍[8]。

免疫沉淀與流式細胞術
免疫沉淀(IP):生物素化抗體結合鏈霉親和素磁珠,快速捕獲目標抗原。
流式細胞分選(FACS):生物素標記細胞表面蛋白,結合熒光標記鏈霉親和素,實現高分辨率分選。

產品信息


參考文獻
[1] Akshay Jain, Kun Cheng. The principles and applications of avidin-based nanoparticles in drug delivery and diagnosis. J Control Release. 2017 Jan 10:245:27-40.
[2] Li G. Nano-inspired biosensors for protein assay with clinical applications. Elsevier; 2018 Aug 29.
[3] Young, Tracy A., et al. Second-harmonic generation (SHG) for conformational measurements: Assay development, optimization, and screening. Methods in Enzymology. Vol. 610. Academic Press, 2018. 167-190.
[4] Giuliano Elia. Protein biotinylation. Curr Protoc Protein Sci. 2010 Apr:Chapter 3:3.6.1-3.6.21.

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