Strep-tag® 技术是亲和纯化重组蛋白的常用工具，它基于自然界中最强的非共价相互作用之一，即生物素与链霉亲和素的相互作用。该纯化系统的突出特点是纯化过程温和、目的蛋白纯度高、特异性强、兼容多种表达系统，对于有挑战性蛋白的纯化十分有帮助，因此近些年来脱颖而出。
本文将从以下方面介绍 Strep-tag® 技术：
- 标签介绍
- 纯化原理
- 标签-配体
- 纯化步骤
- 系统特点
标签介绍
目前有 2 种广泛使用的 Strep 标签：
它们分别是：
Strep-tag® II
- 8 aa 小标签 (Trp-Ser-His-Pro-Gln-Phe-Glu-Lys)
- 可放在 N- 或 C-terminus
- 不影响蛋白折叠和功能，无需移除
- 分子量 1058Da
Twin-Strep-tag®（也有叫做双 Strep-tag® II）
- 28 aa 标签 (WSHPQFEK-GGGSGGGSGG-SA-WSHPQFEK)
- 两段 Strep-tag® II 标签序列
- 较 Strep-tag® II 对于 Strep-Tactin® 有更高亲和力
- 分子量 2887Da
二者均为小标签，不会对蛋白质的结构和功能活性产生影响，因此通常不需要在纯化后将其移除。
纯化原理
Strep 标签纯化蛋白质的技术原理，是利用自然界中最强的非共价作用之一：生物素 (biotin) 和链霉亲和素 (streptavidin) 之间的相互作用。将链霉亲和素改进后，就得到了非常稳定的 Strep-Tactin®。Strep-Tactin® 同样也是一种蛋白质，能高效且可逆的结合短肽标签 Strep-tag®，而且它保留了结合生物素的能力。当生物素加入时，会作为特异性的竞争剂，用于洗脱 Strep-tag® 标签蛋白。
标签-配体
搭配 Strep 标签进行蛋白纯化的配体有 2 种：Strep-Tactin® 和 Strep-Tactin® XT，都可以结合 2 种 Strep 标签(注:Strep-tag II 也能与 Strep-Tactin® XT 结合)。
Strep-Tactin® 和 Strep-Tactin® XT 均是优化过的链霉亲和素，为四聚体形式。每个单体的分子量为 13 kDa。总分子量为 52 kDa。
由于 Strep-Tactin® 在变性条件下并不稳定(例如:使用尿素时)，无法进行纯化，且进行批量纯化时，搭配 Twin-Strep-tag® 效果仍有改善的空间。所以科研人员继续改进了 Strep-Tactin®，改进后得到的 Strep-Tactin® XT (XT 意指 extreme tight)，与 Twin-Strep-tag 亲和力更上一层楼。目前得到的这个纯化系统，其中标签与配体的键结力几近共价，但结合仍保持可逆，更适用于样本体积大，或是膜蛋白、低丰度蛋白、金属蛋白等有挑战性蛋白的纯化了。
纯化步骤
总体来说，Strep 标签蛋白的纯化步骤与传统的亲和层析纯化步骤并无太大差别，但优点是整个纯化在生理条件下进行，而且耐受多种的纯化条件，像是高盐、去垢剂、变性条件等均可使用。
值得注意的是，两种配体的洗脱和再生 buffer 稍有差别，使用的时候还需注意！
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Strep-Tactin® |
Strep-Tactin® XT |
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Binding affinity |
Strep-tag® II: μM range Twin-Strep-tag®: nM range |
Strep-tag® II: nM range Twin-Strep-tag®: pM range |
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Elution |
Elution with Buffer E (2.5 mM Desthiobiotin) |
Elution with Buffer BXT (50 mM Biotin) |
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Regeneration |
Buffer R (HABA) |
10 mM NaOH or 3 M MgCl2 |
系统特点
- 高达 pM 范围的亲和力 (KD up to 6.2 x 10-11 M)
- 纯化树脂材质稳定
- 小标签 (8-28 aa) 无需移除，不影响蛋白折叠和功能
- 极高的蛋白纯度（纯度＞95%）
- 应用于多种目标蛋白检测系统：Western blot, ELISA, 免疫荧光, FACS等
- 兼容多种缓冲条件：高盐，洗涤剂，金属离子，螯合剂，还原剂
- 适用于多种蛋白的纯化
- Twin-Strep-tag® 标签蛋白固定在界面上时 (SPR, BLI) 蛋白不易脱落
