蛋白质纯化技术基础

蛋白质纯化是从生物样品（如细胞、组织提取物）中分离获得目标蛋白质的技术流程，是研究蛋白质结构、功能及分子相互作用的核心基础手段 -- 天然状态下，蛋白质常与核酸、其他蛋白质、代谢物等生物分子混合，只有经过纯化，才能对目标蛋白开展精准的结构解析、活性分析等研究。

一、常见蛋白质纯化方法

蛋白质纯化需结合目标蛋白的理化特性（如分子量、电荷、亲和性等）选择技术，以下为几类典型方法：

1. 亲和纯化

利用蛋白质与特定配体的特异性结合实现分离，具有高特异性、纯化效率高的特点：

标签融合纯化：给目标蛋白融合特殊 "标签"，借助标签与配体的亲和作用捕获蛋白。例如：

Ni-NTA 亲和层析：针对带组氨酸（His）标签的蛋白，Ni²⁺可与 His 标签特异性结合，从而富集目标蛋白；

MBP（麦芽糖结合蛋白）融合纯化：将目标蛋白与 MBP 融合表达，利用 MBP 对麦芽糖的亲和性，通过麦芽糖配体介质捕获融合蛋白。

后续标签切除：若融合标签影响蛋白天然活性，可使用特异性蛋白酶（如 TEV 蛋白酶）切除标签，得到天然状态的目标蛋白

2. 离子交换层析

依据蛋白质表面电荷差异分离：蛋白质在不同 pH 缓冲液中带电性质（正电 / 负电）、电荷量不同，可与层析介质（如肝素介质）上的带电基团相互作用，通过调整缓冲液离子强度，实现目标蛋白与杂蛋白的分离。例如，肝素层析常用于纯化带特定电荷的酶、转录因子等蛋白。

二、蛋白质纯化的典型应用

纯化后的蛋白质为各类生命科学研究提供核心材料，以线粒体相关蛋白为例：

人类线粒体是细胞能量代谢的关键场所，其功能依赖线粒体 DNA（mtDNA）的转录过程，而该过程由线粒体 RNA 聚合酶（POLRMT）及转录因子（如 TFAM、TFB2M）调控。通过纯化重组 POLRMT、TFAM、TFB2M 等蛋白，可开展以下研究：

体外转录实验：将纯化蛋白与 mtDNA 模板在体外孵育，模拟线粒体转录过程，探究转录启动、调控的分子机制；

翻译后修饰（PTM）研究：分析磷酸化、乙酰化等 PTM 如何影响这些蛋白的活性，进而揭示细胞代谢调控规律；

药物研发辅助：以纯化的线粒体功能相关蛋白为靶点，开展药物筛选，为线粒体疾病（如由 POLRMT 功能异常引发的疾病）的治疗提供新方向。

蛋白质纯化是连接生物样品与后续分子、生化研究的关键技术，通过不同方法的组合应用，可高效获得高纯度目标蛋白，推动线粒体生物学、疾病分子机制等生命科学领域的发展。