融合蛋白表达标签：蛋白质研究的得力工具

蛋白质标签技术是通过基因重组方法，将具有特定功能的多肽序列、蛋白质结构域或完整功能蛋白与目标蛋白进行融合表达的技术体系。该技术能够实现目标蛋白的高效表达、便捷纯化、精准检测和动态追踪等功能，已成为现代蛋白质研究中不可或缺的关键技术。基于亲和层析原理，融合标签能够与特定层析介质发生高特异性结合，从而快速获得高纯度、高产量的目标蛋白，极大推动了蛋白质研究的标准化和高效化进程。

一、纯化标签

His 标签

His 标签由六个组氨酸残基组成，是当前最为流行的标签蛋白。其分子量仅约 0.84KD，这使其在融合后几乎不会对目标蛋白的功能造成干扰。无论是在非离子型表面活性剂存在的温和条件下，还是在用于处理包涵体蛋白的变性环境中，His 标签融合蛋白都能游刃有余地进行纯化。组氨酸残基侧链对固态镍的强烈吸引力，让固定化金属螯合层析（IMAC）成为纯化重组蛋白的得力手段。His 标签不仅在蛋白纯化方面表现出色，还在蛋白质 - 蛋白质、蛋白质 - DNA 相互作用研究中崭露头角。同时，其相对较低的免疫原性，使得将纯化蛋白直接用于动物免疫制备抗体成为可能。此外，His 标签还具备良好的兼容性，可与其他亲和标签携手构建双亲和标签，进一步拓展其应用范围。

GST 标签

GST（谷胱甘肽巯基转移酶）标签蛋白，其天然大小为 26KD。一方面，它具有高度的可溶性，能够显著提升外源蛋白在大肠杆菌中的溶解能力，有效避免蛋白因不溶而形成包涵体；另一方面，它在大肠杆菌中能够大量表达，为提高目的蛋白的表达量立下汗马功劳。GST 标签融合蛋白在非变性条件下，可轻松借助 10mM 还原型谷胱甘肽进行洗脱，且多数情况下在水溶液中能保持可溶状态并形成二聚体。这种特性使得 GST 标签蛋白的纯化过程相对温和，能够较好地保留蛋白的抗原性和生物活性。需要注意的是，由于 GST 在变性条件下会失去对谷胱甘肽树脂的结合能力，因此在纯化缓冲液中不可加入强变性剂。若要去除 GST 融合部分，可采用位点特异性蛋白酶进行切割。

MBP 标签

MBP（麦芽糖结合蛋白）标签蛋白大小为 40kDa，由大肠杆菌 K12 的 malE 基因编码。它能够有效增加在细菌中过量表达的融合蛋白，尤其是真核蛋白的溶解性。MBP 标签可通过免疫分析方便地进行检测，并且其融合位置十分灵活，既可以位于蛋白的 N 端，也能融合在 C 端。在纯化过程中，融合蛋白可通过交联淀粉亲和层析一步完成纯化，结合的融合蛋白只需用 10mM 麦芽糖在生理缓冲液中洗脱即可。不过，需要留意的是，一些融合蛋白在 0.2% Triton X - 100 或 0.25% Tween 20 存在下可能无法有效结合，而其他融合蛋白则不受此影响。此外，缓冲条件需控制在 pH7.0 到 8.5，盐浓度可高达 1M，但同样不能使用变性剂。若要去除 MBP 融合部分，同样可借助位点特异性蛋白酶进行切除。

FLAG 标签

FLAG 标签蛋白由 8 个氨基酸（DYKDDDDK）组成，载体中构建的 Kozak 序列，使得带有 FLAG 的融合蛋白在真核表达系统中能够高效表达。FLAG 标签具有诸多优点，它通常不会与目的蛋白发生相互作用，也不会影响目的蛋白的功能与性质。融合 FLAG 的目的蛋白可直接通过 FLAG 进行亲和层析，这种非变性纯化方式能够有效纯化有活性的融合蛋白，且纯化效率极高。同时，FLAG 标签还能被抗 FLAG 的抗体精准识别，这为通过 Western Blot、ELISA 等方法对含有 FLAG 的融合蛋白进行检测与鉴定提供了极大的便利。更为出色的是，融合在 N 端的 FLAG 可被肠激酶切除（DDDK），从而轻松获得特异的目的蛋白。

Avi 标签

AviTag 标签蛋白是一个由 15 个氨基酸组成的短肽，它拥有一个独特的单生物素化赖氨酸位点，且与已知天然可生物素化序列截然不同。无论是在体外还是体内环境中，几乎所有的蛋白都能在这个独特的 Avi Tag 位点轻易且高效地被生物素化。生物素化过程通过酶和底物的反应实现，反应条件温和且标记专一性极高。AviTag 标签的分子量极小，仅有 15 个氨基酸，这使得它对蛋白空间结构的影响微乎其微。在纯化重组蛋白时，可选用低亲和性的单体抗生物素蛋白或抗生物素蛋白衍生物，从而实现对融合蛋白的有效分离与纯化。

SUMO 标签

SUMO 标签蛋白属于小分子泛素样修饰蛋白家族，尽管在一级结构上与泛素仅有 18% 的同源性，但两者在三级结构和生物学功能上却极为相似。SUMO 标签不仅能够显著提高融合蛋白的表达量，还具备抗蛋白酶水解的能力，能够有效保护靶蛋白不被降解。同时，SUMO 标签还能促进靶蛋白的正确折叠，提高重组蛋白的可溶性，为后续的蛋白研究与应用提供了更优质的材料。

Halo Tag

HaloTag 标签蛋白是一种经过遗传修饰的脱卤素酶衍生物，分子量为 33KDa，可与多种合成的 HaloTag 配基高效地共价结合。HaloTag 标签能够融合在重组蛋白的 N 端或 C 端，并且在原核和真核系统中均能顺利表达。HaloTag 配基作为小分子化学物，无论是在体外还是体内环境下，都能与 HaloTag 蛋白紧密共价结合。这种独特的共价结合特性，使得 HaloTag 标签在蛋白纯化和标记等方面展现出强大的优势，为科研人员提供了一种高效、稳定的蛋白处理工具。

SNAP Tag

SNAP Tag 作为新一代的蛋白标签技术，以其极高的专一性和出色的稳定性脱颖而出。它的最大亮点在于能够适用于多种复杂环境下的蛋白质检测与纯化，无论是在活细胞内、溶液中，还是在固态相（如 SDS - PAGE gels）中，都能大显身手。SNAP Tag 源于人的 O6 - 甲基鸟嘌呤 - DNA 甲基转移酶，其与底物的结合具有高度特异性。在反应过程中，SNAP Tag 所带的活性巯基位点会与苯甲基鸟嘌呤所携带的侧链苯甲基基团发生共价结合，释放出鸟嘌呤，从而使目的蛋白携带上苯甲基基团所带的标记物。

由于苯甲基鸟嘌呤在生化条件下极为稳定，且不会与其他蛋白发生作用，因此 SNAP 标签反应具有极高的特异性。在纯化过程中，只需将纯化的或未纯化的 SNAP - Tag 融合蛋白与表面固定了苯甲基鸟嘌呤的基质混合，蛋白即可特异性地与底物作用，形成共价键，实现融合蛋白的固定与纯化，为蛋白研究与应用带来了极大的便利。

二、报告标签

c - Myc 标签

c - Myc 标签蛋白由 11 个氨基酸组成，其标签序列 Glu - Gln - Lys - Leu - Ile - Ser - Glu - Glu - Asp - Leu，作为抗原表位，即便表达在不同的蛋白质框架中，也能被相应抗体精准识别。在科研领域，c - Myc tag 已在 Western - blot 杂交技术、免疫沉淀和流式细胞计量术等方面得到广泛应用，成为检测重组蛋白质在靶细胞中表达情况的得力工具。凭借其高灵敏度和特异性，c - Myc 标签能够为科研人员提供准确的蛋白表达信息，助力深入探究蛋白的功能与作用机制。

HA 标签

HA 标签蛋白的标签序列 YPYDVPDYA，源自流感病毒的红细胞凝集素表面抗原决定簇，仅有 9 个氨基酸。这个小巧的标签具有独特的优势，它对外源靶蛋白的空间结构影响极小，能够轻松构建成标签蛋白并融合到 N 端或者 C 端。在检测方面，常用 Anti－HA 抗体检测和 ELISA 检测对其进行分析。HA 标签的存在，为蛋白的检测与鉴定提供了一种简单、有效的途径，在生物药研发过程中发挥着不可或缺的作用。

荧光素酶

荧光素酶来源于生物体内的荧光素，常见的有萤火虫荧光素酶、海肾荧光素酶和 Guassia 荧光素酶。与普通融合蛋白标签不同，荧光素酶构建的报告基因宛如一把精准的尺子，可用作目的基因的定量分析。在分子生物学研究中，这种技术被称为报告基因检测法或萤光素酶检测法（Luciferase Assay）。其具有诸多显著优点，如灵敏度高，能够检测到极微量的目的基因表达；检测幅度宽，可适应不同水平的基因表达变化；由于不是哺乳动物细胞内源性基因，避免了内源性干扰；重复性好，实验结果稳定可靠；并且与 HTS（高通量筛选）技术高度兼容，能够满足大规模药物筛选等实验需求。萤火虫和海肾荧光素酶因其来源不同、蛋白结构和底物差异大，在实验中不会相互影响，已被广泛应用于协同报告并进行均一化研究，为基因表达调控、启动子功能研究等提供了强大的技术支持。

荧光标签蛋白

荧光标签蛋白家族，如 eGFP/eCFP/eYFP/eCherry 等，各具独特的激发波长和发射波长，它们均由野生型荧光蛋白通过氨基酸突变和密码子优化而来。以 eGFP 为例，相较于 GFP，其荧光强度更强，荧光性质也更加稳定。同时，载体中构建的 Kozak 序列使得含有 eGFP 的融合蛋白在真核表达系统中能够高效表达。mCherry 作为从 DsRed 演化而来的优秀单体红色荧光蛋白，在 N 端和 C 端融合外源蛋白时，对荧光蛋白活性和目标蛋白功能几乎没有明显影响。这些荧光标签蛋白融合表达目的蛋白后，无需破碎组织细胞，也无需添加任何底物，只需借助荧光显微镜，就能在活细胞中实时发出明亮的荧光，清晰地显示目的基因的表达情况，且荧光性质稳定，被誉为活细胞探针。通过荧光标签蛋白，科研人员能够直观地观察目的蛋白在细胞中的定位、迁移变化等动态过程，同时细胞内的其他产物不会干扰其检测，使得检测过程更加快速、简便、灵敏且重现性好。

此外，其低消耗、高灵敏度的特点，使其十分适用于高通量的药物筛选。因此，荧光标签蛋白在基因表达调控、转基因功能研究、蛋白功能定位等多个领域得到了广泛应用，为生物药研发和生命科学研究注入了强大的活力。在病毒研究方面，mCherry 红色荧光蛋白更是展现出得天独厚的优势，例如用 mRFP 或 mCherry 标记 HIV 病毒颗粒，能够深入研究 HIV 与宿主细胞之间的相互作用，为攻克艾滋病等相关疾病提供了有力的研究手段。