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标题:【讨论帖】^^^^^不同的目的蛋白在pGEX上表达纯化后...

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【讨论帖】^^^^^不同的目的蛋白在pGEX上表达纯化后...

【专题讨论】^^^^^不同的目的蛋白在pGEX上表达纯化后,均遇到了一条杂带,看着很诡异(附图)^^^^^




载体是pGEX
蛋白结构是GST-target protein-6His
纯化是用Ni-IDA纯化包涵体蛋白
电泳是SDS-PAGE变性电泳
不同的目的蛋白,表达均有图上那条比主带低一点的杂带

很奇怪的事


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个人的一些分析:
从这个图上看
1,  这个低分子杂带的大小不均一,如果是GST-tag单独表达的话,应该是均一的26KD
2,  这个低分子杂带的大小随目的蛋白的大小成正比,也就是说有可能和目的蛋白有关

这个低分子杂蛋白被纯化出来有2种可能模式
1,  被NI柱纯化出来,可能带HIS(不一定是6HIS有可能是4HIS,5HIS) or Cysteine or Tryptophan
2,  粘附在GST-Target-6His这个蛋白上被共纯化出来。(很有可能粘附在GST上)

这个普遍存在的低分子量杂蛋白的来源也有2种可能
1,表达菌株本身gene翻译的蛋白
2,我们转化进去的质粒翻译的蛋白

不过我个人更倾向于质粒翻译的蛋白,因为如果是菌体本身的蛋白,应该是同一种杂蛋白,分子量不可能随目的蛋白的大小不同而不同


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是pGEX载体的原因,我也遇到过相同情况,甚至构建的思路都相同,哈哈。
很多文献或资料上都说是表达提前终止,我很有些怀疑。就像你的纯化情况一样,如果是表达提前终止的话,那个小的杂带不应该带有his,纯化时提前终止的蛋白不能吸附于Ni柱。在我的试验中,这条比完整的融合蛋白小的条带对GST亲和柱的吸附也不好,而完整的融合蛋白可以吸附得非常好。所以,这条小带也不完全是GST融合头的部分。
我推测,小条带产生的原因可能在于,菌体在表达融合蛋白时,大肠杆菌的自身酶或别的什么因素使得融合蛋白从N端断裂了一小段或几小段,留下的是C端的蛋白,就是你电泳上的小条带。这个推测也有一个矛盾之处,那就是为什么空载体表达GST时没有断裂?
纯化去除这条小带可以用GST亲和柱以及离子交换柱来完成。
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QUOTE:
原帖由 3648755 于 2013-7-8 17:50 发表 bbcodeurl('http://bbs.antpedia.com/images/common/back.gif', '%s')

是pGEX载体的原因,我也遇到过相同情况,甚至构建的思路都相同,哈哈。
很多文献或资料上都说是表达提前终止,我很有些怀疑。就像你的纯化情况一样,如果是表达提前终止的话,那个小的杂带不应该带有his,纯化时提前终止的蛋白不 ...


恩,分析的有道理

还有一个现象,电泳上看,主带和杂带之间的距离是差不多的,也就是说,主带和杂带的分子量差是差不多的。(差10KD的样子)
我的目的蛋白大概在15-25KD之间+26KD GST

所以我猜测有可能是GST发生了断裂,掉了10KD左右的一段。

另外一个佐证是,采用同样的表达体系和模式的一批(4个)不同可溶表达蛋白,我用GST柱子来纯化上清,得到的蛋白则没有上述这个低分子的杂带,也就是说可溶表达的情况下,N端GST是完整的,没有断裂。

现在有点肯定是GST断裂了,新的问题又出来了是表达的时候断了呢还是超声的时候断了?
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自己又想了一下,不大可能是超声的原因,因为可溶蛋白也是超声而来

skykiller兄提到的“那就是为什么空载体表达GST时没有断裂?”这个疑问

我想可以总结为:为什么可溶表达没有出现N端GST的断裂(空载体一般也是可溶表达GST)?而包涵体表达却出现了N端GST的断裂
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6
 

下午被一个外行的朋友一问,突然想到了一点,并不是包涵体中所有的变性蛋白都断裂

由此推翻了上面自己的一个错误假设,超声导致断裂的可能性并不能被排除。

可溶上清,在超声后,也可能有部分目的蛋白在N端发生了断裂,只不过这部分断裂的蛋白无法被GST柱子纯化出来(依然存在与上清中,如果拿上清去过一边NI柱,估计也能纯化出那部分断裂蛋白),以至看可溶纯化后的电泳结果是单带,就误以为是“目的蛋白没有发生断裂”

所以回到问题的原点,“是表达的时候断了呢?还是超声的时候断了?”
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兄台可能纯化任务繁忙,只做纯化后的蛋白电泳,我是纯化全过程都用电泳检测的,包括诱导前后的全菌样品。

超声确实有时候会引起大肠杆菌表达的重组蛋白断裂,我在“蛋白质纯化武器-工艺篇”中也曾提到和分析过。但那和本贴中的GST融合蛋白断裂情况不一样。

“工艺篇”中提到的那种断裂是在超声过程中产生的,不超声的表达菌做电泳没有断裂情况。而GST融合蛋白的断裂在破菌之前就产生了,换而言之,在大肠杆菌表达后的胞内就有部分断裂。

这种断裂与是否包涵体表达无关。我所纯化的一个GST融合蛋白是可溶上清表达的,也有断裂条带存在。我的断裂带与目标带的比例在这个例子中大约为3比7,但这个比例是可变的,另外一种表达蛋白的这个比例要少得多。

综合一下目前的推测:
1、重组工程菌诱导后先表达全长的GST融合蛋白;
2、部分全长的GST融合蛋白在表达后被大肠杆菌自身所切断,而这种切断与目标蛋白是否可溶表达无关;
3、这种切断应该是在表达后的短时间内就发生了,很可能是在转运之前发生的。因为诱导时间的长短与这种断裂的比例从电泳上看无明显差异。如果断裂的过程在菌体内一直都在进行的话,就会有诱导时间越长,断裂条带比例越高的现象。
4、宿主菌无论表达何种外源蛋白,单个多肽链表达好后都是可溶的。宿主对不同GST融合蛋白的攻击效果不一样,有着不同的动力学。蛋白被转运后,攻击就停止了。这时,融合蛋白或成可溶状态,或聚集形成包涵体。
5、宿主菌对空载体表达的GST蛋白攻击无效果,可能与蛋白的本身结构和大小相关。融合表达的GST蛋白也是攻击效果不同的。
6、攻击断裂是从N端开始的,会造成N端的GST蛋白与GST亲和柱的结合产生障碍。不知道有没有熟悉GST蛋白酶和底物关系的战友来验证一下,是不是GST蛋白缺失N端10KD片段后,酶与底物的结合就非常困难了。

信手所写,大家讨论讨论。
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因为杂带并不是很粗,而可溶表达的主带在原始超声上清也不是非常粗,所以无法从原始超声上清电泳纷乱的条带中准确判定表达时是否有N端的断裂

还是上图说话

可熔表达

这个图上“50-上”代表50号蛋白的超声上清纯化
“60-上”同理


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再看55号蛋白和61号蛋白的沉淀包涵体电泳

也无法从原始沉淀中看出明显的那条“低分子量杂带”
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综合各方面的因素,我觉得那条普遍的“低分子量杂带蛋白”是目的蛋白是N端发生了断裂后形成的,从杂带和主带的分子量差(各个样品的分子量差均为10KD左右),我觉得很有可能是在GST这个融合头中间发生了断裂,而且每个蛋白断裂的位置应该一样或者近似。

至于为什么会断裂,暂时我还无法判断是超声还是表达的过程中被剪切。
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