您想了解的Strep-tag：Strep-Tactin®XT发展史都在这里！
有用过His-tag进行蛋白纯化的人，或多或少都有这样的经验 : 蛋白纯度低、纯化出来的蛋白失去原有结构或功能受到影响、难以从哺乳类细胞表达系统中纯化出目标蛋白…等，因此科学家开始尝试以不同亲和标签进行蛋白纯化。因为Strep-tag系统的纯化过程温和、目标蛋白纯度高，且相容于多种表达系统的特性，愈来愈受到大众的欢迎。但是，你知道Strep-tag这个纯化系统是怎么发展而来的吗? 这得从功能性抗体开始说起…
功能性抗体的出现
随着生物制药技术的发展，抗体也因此成为科学家研究的热门领域。但在80年代初，功能性抗体的表达一直是个问题，酵母表达系统中表达出来的蛋白只有部分具有功能，在其他的微生物表达系统中，也没有成功的先例。一直到80年代末，一个具有功能性的McPC603抗体的Fv片段终于成功的在E. coli中被表达出来1。这一方法的出现，使得科学家能更快速的表达具有不同基因变异的抗体片段，并能对这些变异所引发的功能改变进行检视。
抗体纯化没有想象中那么简单
更高能的短肽标签呼之欲出
要解决这些问题，科学家需要找出一个具备以下功能的短肽签。
1.能被融合到目标蛋白上，且不会影响蛋白功能
2.能直接以现有试剂侦测出来
3.与配体的结合稳定、特异性高且容易控制。
经过一番搜索，发现链霉亲和素(Streptavidin)在特定情况下，能与不同短肽进行可逆性的结合，再加上其与生物素(biotin)极高的亲合力，且与背景蛋白的非特异性结合机率低，链霉亲和素已被应用在许多检测系统中，甚至能做为一个稳定的介质来固定蛋白。另外，链霉亲和素在不同溶液条件中稳定性好，较抗体来的高，所以能够重复被利用。因此，90年代初，科学家开始寻找一个能与链霉亲和素特异性结合的亲和标签2。
终于找到了第一代Strep-tag系统 : Strep-tag vs Streptavidin
因先前已知可用E.coli系统表达出具有功能性的Fv片段1，科学家又希望能确认标签是否会影响蛋白功能，所以选择了已知的D1.3抗体Fv片段做为实验模型，以便检测加上的短肽标签是否影响了这片段与其抗原结合的特性3。接着，一连串能与链霉亲和素结合的标签被接到VH domain上，大量筛选之后，得到了一个适用于进行一步纯化的Strep-tag (Trp-Arg-His-Pro-Gln-Phe-Gly-Gly) 3，与生物素相比，Strep-tag和链霉亲和素间的亲和力较低，因此可以使用生物素衍生物Diaminobiotin，在生理条件下进行温和洗脱。又因整个纯化流程温合，含盐浓度低，纯化出来的 Fv片段完整且功能不受影响3。除此之外，这个标签还能被应用在Western blot或ELISA实验中，以链霉亲和素酶偶联物(Streptavidin-enzyme conjugates)来检测纯化出的Fv片段。后续也测试了以Strep-tag来纯化抗体以外蛋白的可能性，证实了这个一步纯化系统可以被广泛使用在不同类型的蛋白上3。
因为不完美，所以有了第二代 : Strep-tag II vs Strep-Tactin®
但Strep-tag仅能接在目标蛋白的C端，对于需将标签接在N端或是蛋白内部的实验，非常的不实用。因此科学家进一步优化了这个标签，便有了现在被广泛使用的Strep-tag II (Trp-Ser-His-Pro-Gln-Phe-Glu-Lys)4。但即便足以用于蛋白纯化，科学家对Strep-tag II与链霉亲和素的结合强度低这点仍不甚满意，因为在比较特殊的纯化条件中效率会受影响。于是进行了链霉亲和素的改造，发展出Strep-Tactin®。Strep-Tactin®:Strep-tag II的亲和力较Streptavidin:Strep-tag II提升了近100倍，这个改变使得洗脱时需改用脱硫生物素(Desthiobiotin) 5，但过程一样温合。这就是二代Strep-tag系统，在过去近20年间，逐渐被广泛应用于纯化或侦测蛋白质中，甚至发展出细胞分离检测的方法6。
总觉得还能更好，一起看看第三代 : Twin-Strep-tag vs Strep-Tactin®XT
即便亲和力已提升，在某些状况下，Strep-Tactin®使用仍有所限制，尤其是在需要极高亲和力的应用之中，例如检测蛋白质间的交互作用、或是从目标蛋白浓度低的样本中进行纯化。因此科学家利用总结合力(Avidity)的原理，将两个Strep-tag II以Linker连接在一起 : Twin-Strep-tag 7。这一新标签的出现再度提升了目标蛋白与Strep-Tactin®的链接强度，改善了低浓度样本纯化效果8，还能用于抓取蛋白复合体、检测蛋白间的交互作用7, 9。
美中不足的是，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，即使搭配Twin-Strep-tag，效果仍有改善的空间。为此，科学家再次改造了Strep-Tactin®，得到与Twin-Strep-tag亲和力更上一层楼的Strep-Tactin®XT (XT意指extreme tight) 10。经过这次的优化，科学家首次创造出一个纯化系统，其中标签与配体的键结力几近共价，但链结仍保持可逆 (注:Strep-tag II也能与Strep-Tactin®XT结合)。因亲和力的增加，即使经过多次清洗步骤，蛋白也不会从Strep-Tactin®XT上解离，提高了目标蛋白的得率。需注意的是，洗脱步骤必须使用生物素，但是整个纯化流程与前几代一样温合，纯度超过95%，这就是 新一代Strep-tag系统。用Strep-Tactin®XT来纯化时，得率及纯度都提高；且Twin-Strep-tag搭配后还能用在Biacore芯片11, 12、微量滴定板或ELISA中来固定蛋白，进行后续检测，是一个多用途的亲和标签系统。
心动不如行动，快来体验Strep-tag纯化系统
产品介绍请见https://www.iba-lifesciences.com/lp-streptactinxt-cn.html
Strep-tag与His-tag系统的比较
想知道Strep-tag与His-tag的实际比较数据吗? 请下载产品彩页https://www.biomart.cn/infosupply/35669016.htm
试用申请→请邮件 tech_cell@dakewe.net
参考文献
IBA Lifesciences公司简介
IBA Lifesciences（德国）是后基因组时代表达克隆和蛋白质纯化技术 重要的供应商之一。该公司的产品线分成三部分：一是开发了Strep-tag®的通用技术平台，可快速、多样性地生产、纯化和使用重组蛋白；二是细胞分选与扩增产品组合；三是定制化核酸合成服务。
