常见融合蛋白标签

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科研和生物药研发生产过程中常见的融合蛋白标签序列及功能如下：
一类 用于纯化的标签
2楼：HIS标签
3楼：GST标签
4楼：FLAG标签
5楼：STREP-TAG标签
6楼：SPA标签
7楼：MBP标签
8楼：CBP标签（钙调素结合蛋白）
9楼：Halo标签
二类：促表达/促溶解的标签
3楼：GST标签
7楼：MBP标签
11楼：NuSA标签
12楼：Trx标签
13楼：SUMO标签
14楼：GB1标签
三类 用于鉴定的报告基因
9楼：Halo标签
15楼：AVI标签
16楼：SNAP标签
17楼：c-myc标签
18楼：HA标签
19楼：V5标签
20楼：S标签
30楼：SBP标签
33楼：E标签

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HIS标签：
最常用的His标签是6个重复的组氨酸，但在实际操作过程中，可控制在4-10个组氨酸的标签长度。标签越长，蛋白与过渡金属离子的结合力越强。
6×HIS氨基酸序列：
HHHHHH
核苷酸序列可以设计为：
CATCATCACCATCATCAC
HIS标签可插入在目的蛋白的C末端或N末端，如果蛋白纯化后还需要切割，HIS标签还可以设计放在切割位置一起去除掉。

纯化原理：
His标签融合蛋白的纯化是借助于层析介质上的过渡金属离子（如Cu2+、Zn2+、Ni2+、Co2+等）与His融合蛋白上的His标签的配位作用实现目标蛋白的分离。
组氨酸（His）的残基上带有1个咪唑基团，可以和Ni2+等过渡金属离子形成配位键而选择性的结合在金属离子上，这些金属离子通过螯合配体固定在层析介质上，因此带有His标签的蛋白可以特异性的吸附在螯合了Ni2+等过渡金属离子的层析介质上，而其他不含His标签的杂质蛋白则不能吸附或仅微弱吸附在介质上。通过提高缓冲液中的咪唑浓度进行竞争性洗脱，可以将His标签融合蛋白从层析介质上解吸附下来，从而得到较高纯度的目标蛋白。
纯化：组氨酸残基侧链与固态的镍有强烈的吸引力，可用于固定化金属螯合层析(IMAC)，对重组蛋白进行分离纯化。

HIS标签主要特点：

1.标签的分子量小，只有~0.84KD，一般认为不影响目标蛋白的功能；   

2.His标签融合蛋白可以在非离子型表面活性剂存在的条件下或变性条件下纯化，前者在纯化疏水性强的蛋白得到应用，后者在纯化包涵体蛋白时特别有用，用高浓度的变性剂溶解后通过金属螯和亲和层析去除杂蛋白，使复性不受其它蛋白的干扰，或进行金属螯和亲和层析复性；   

3.His标签免疫原性相对较低，可将纯化的蛋白直接注射动物进行免疫，制备抗体；

4.可应用于多种表达系统，纯化的条件温和；

5.可以和其它的亲和标签一起构建双亲和标签。

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GST(谷胱甘肽巯基转移酶) 标签蛋白

蛋白序列：231个aa
MSPILGYWKIKGLVQPTRLLLEYLEEKYEEHLYERDEGDKWRNKKFELGLEFPNLPYYIDGDVKLTQSMAIIRYIADKHNMLGGCPKERAEISMLEGAVLDIRYGVSRIAYSKDFETLKVDFLSKLPEMLKMFEDRLCHKTYLNGDHVTHPDFMLYDALDVVLYMDPMCLDAFPKLVCFKKRIEAIPQIDKYLKSSKYIAWPLQGWQATFGGGDHPPKSDLEVLFQGPLGS

基因序列：
ATGTCCCCTATACTAGGTTATTGGAAAATTAAGGGCCTTGTGCAACCCACTCGACTTCTTTTGGAATATCTTGAAGAAAAATATGAAGAGCATTTGTATGAGCGCGATGAAGGTGATAAATGGCGAAACAAAAAGTTTGAATTGGGTTTGGAGTTTCCCAATCTTCCTTATTATATTGATGGTGATGTTAAATTAACACAGTCTATGGCCATCATACGTTATATAGCTGACAAGCACAACATGTTGGGTGGTTGTCCAAAAGAGCGTGCAGAGATTTCAATGCTTGAAGGAGCGGTTTTGGATATTAGATACGGTGTTTCGAGAATTGCATATAGTAAAGACTTTGAAACTCTCAAAGTTGATTTTCTTAGCAAGCTACCTGAAATGCTGAAAATGTTCGAAGATCGTTTATGTCATAAAACATATTTAAATGGTGATCATGTAACCCATCCTGACTTCATGTTGTATGACGCTCTTGATGTTGTTTTATACATGGACCCAATGTGCCTGGATGCGTTCCCAAAATTAGTTTGTTTTAAAAAACGTATTGAAGCTATCCCACAAATTGATAAGTACTTGAAATCCAGCAAGTATATAGCATGGCCTTTGCAGGGCTGGCAAGCCACGTTTGGTGGTGGCGACCATCCTCCAAAATCGGATCTGGAAGTTCTGTTCCAGGGGCCCCTGGGATCC

GST(谷胱甘肽巯基转移酶) 标签蛋白本身是一个在解毒过程中起到重要作用的转移酶，它的天然大小为26KD。

将它应用在原核表达的原因大致有两个，一个是因为它是一个高度可溶的蛋白，希望可以利用它增加外源蛋白的可溶性；另一个是它可以在大肠杆菌中大量表达，起到提高表达量的作用。

纯化：该表达系统表达的GST标签蛋白可直接从细菌裂解液中利用含有还原型谷胱甘肽琼脂糖凝胶亲和树脂进行纯化。GST标签蛋白可在温和、非变性条件下洗脱，因此保留了蛋白的抗原性和生物活性。GST在变性条件下会失去对谷胱甘肽树脂的结合能力，因此不能在纯化缓冲液中加入强变性剂如：盐酸胍或尿素等。如果要去除GST融合部分，可用位点特异性蛋白酶切。

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FLAG标签蛋白

氨基酸序列：8个氨基酸

DYKDDDDK

核苷酸序列可以设计为：

GATTACAAGGATGACGACGATAAG

FLAG作为融合表达标签，其通常不会与目的蛋白相互作用并且通常不会影响目的蛋白的功能、性质.

在载体中加入Kozak序列使得带有FLAG的融合蛋白在真核表达系统中表达效率更高。

带电的八肽序列（DYKDDDDK），可用于蛋白检测，特别是在串联为3xFLAG™表位（DYKDHDGDYKDHDIDYKDDDK）时。这有助于研究低丰度蛋白质和优化难以表达的蛋白质项目。它也是一个很好的纯化标签。FLAG序列还含有肠激酶切割位点，如果标签位于N端，切除后不留多余的残基。

融合FLAG的目的蛋白，可以直接通过FLAG进行亲和层析，此层析为非变性纯化，可以纯化有活性的融合蛋白，并且纯化效率高。FLAG还作为标签蛋白，可以被抗FLAG的抗体识别，这样就方便通过Western Blot、ELISA等方法对含有FLAG的融合蛋白进行检测、鉴定。.融合在N端的FLAG，其可以被肠激酶切除（DDDK），从而得到特异的目的蛋白。

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Twin-strep-tag标签:
是基于自然界中最强的非共价作用之一，生物素和链霉亲和素之间的相互作用。
在streptavidin和biotin接合处，称为Strep-tag，在此基础上进一步优化的标签称为strep-tag II，strep-tactin。
第二代strep-tag系统由strep-tag II和strep-tactin组成，strep-tag II是一个8氨基酸合成肽（WSHPQFEK)，可以融合在目的蛋白的N端或者C端，因strep-tag II和strep-tactin之间的高特异性相互作用，可以实现天然状态下敏感性蛋白和蛋白复合物的分离，纯化。
第三代进一步提高亲和力，Twin-strep-tag是由两个strep-tag II标签组成。
氨基酸序列
WSHPQFEKGGGSGGGSGGSAWSHPQFEK
核苷酸序列可以设计为：
tggagccacccgcagttcgaaaagggtggcgggagtggtggcgggagtggcgggagcgcatggagccacccgcagttcgaaaag

或者避开重复序列，设计为
tggagccacccgcagttcgaaaagggtggcgggagtggcgggggtagtggcggtagcgcatggagtcatccccagtttgagaag
利用这个标签和strep-tactin-XT进行纯化

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Protein A(葡萄球菌A标签)

葡萄球菌蛋白A (SPA) 是金黄色葡萄球菌细胞壁的表面蛋白质，由于SPA具有能与多种动物IgG 的Fc片段结合的特性，因而成为免疫检测技术中的一种极为有用的试剂。如SPA放射免疫分析、SPA免疫酶标记技术、SPA荧光检测技术等。还有研究表明单个胶体金标记的金黄色葡萄球菌A蛋白分子具有独特、稳定、均一的特征性构象，可以作为原子力显微术观测的原位标记物。
核苷酸序列：
aaaaagaaaaacatttattcaattcgtaaactaggtgtaggtattgcatctgtaactttaggtacattacttatatctggtggcgtaacacctgctgcaaatgctgcgcaacacgatgaagccgtagacaacaaattcaacaaagaacaacaaaacgcgttctatgagatcttacatttacctaacttaaacgaagaacaacgaaacgccttcatccaaagtttaaaagatgacccaagccaaagcgctaaccttttagcagaagctaaaaagctaaatgatgctcaggcgccgaaagtagacaacaaattcaacaaagaacaacaaaacgcgttctatgagatcttacatttacctaacttaaacgaagaacaacgaaacgccttcatccaaagtttaaaagatgacccaagccaaagcgctaaccttttagcagaagctaaaaagctaaatgatgctcaggcgccgaaagtagacgcg
氨基酸序列：
KKKNIYSIRKLGVGIASVTLGTLLISGGVTPAANAAQHDEAVDNKFNKEQQNAFYEILHLPNLNEEQRNAFIQSLKDDPSQSANLLAEAKKLNDAQAPKVDNKFNKEQQNAFYEILHLPNLNEEQRNAFIQSLKDDPSQSANLLAEAKKLNDAQAPKVDA

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MBP蛋白：

该标签的大小（43kDa）有助于其增加大肠杆菌中可溶性蛋白质的产量。与GST和硫氧还蛋白一起，它作为促溶标签也十分受欢迎。使用低成本的直链淀粉树脂（标签和蛋白质之间的Asn10 spacer能增强与树脂的结合能力）实现纯化。

氨基酸序列，286aa

SSGLVPRGSHMGSMKIEEGKLVIWINGDKG YNGLAEVGKK FEKDTGIKVT VEHPDKLEEK FPQVAATGDG PDIIFWAHDR FGGYAQSGLL AEITPDKAFQ DKLYPFTWDA VRYNGKLIAY PIAVEALSLI YNKDLLPNPP KTWEEIPALD KELKAKGKSA LMFNLQEPYF TWPLIAADGG YAFKYENGKY DIKDVGVDNA GAKAGLTFLV DLIKNKHMNA DTDYSIAEAA FNKGETAMTI NGPWAWSNID TSKVNYGVTV LPTFKGQPSK PFVGVLSAGI NAASPNKELA KEFLENYLLT DEGLEAVNKD KPLGAVALKS YEEELAKDPR IAATMENAQK GEIMPNIPQM SAFWYAVRTA VINAASGRQT VDEALKDAQT NSSSNNNNNN NNNNLGIEGR

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钙调蛋白结合肽（CBP）

CBP是来自骨骼肌肌球蛋白轻链激酶的26个氨基酸序列，在钙离子存在下能与钙调蛋白结合。从钙调素亲和柱中洗脱CBP融合蛋白可以在生理条件下进行，这使得该标签成为难以纯化的蛋白质（如膜蛋白）的一个吸引人的选择。缺点是其他一些真核蛋白可能与钙调蛋白亲和树脂相互作用。因此，CBP标签应该与细菌表达系统一起使用。

氨基酸序列：

KRRWKKNFIAVSAANRFKKISSSGAL
核苷酸序列：
aagcgacgatggaaaaagaatttcatagccgtctcagcagccaaccgctttaagaaaatctcatcctccggggcactt

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Halo标签蛋白：
是由紫红红球菌的脱卤素酶演化而来。
该酶可去除卤代烷烃中的卤素取代基，通过置换脱卤素酶活性中心的组氨酸，使得去卤素反应的第二步反应速度大大降低，从而令烷基残基可以有效地以共价键形式结合于蛋白上。
Halo-tag是分子量为33kDa的蛋白标签，可以在原核表达系统（大肠杆菌表达系统）或真核表达系统中与待研究蛋白的N端或C端融合表达。
HaloTag配基是小分子化学物，能够在体外或体内与HaloTag蛋白共价结合。
这些配基由两个关键组分组成：
(1)一个通用的HaloTag反应联结子，结合HaloTag蛋白；
(2)一个功能基团,例如荧光染料或亲和媒介。
能够共价和特异性结合多种合成的报告基团和亲和配基的特性，使得HaloTag蛋白能够用于检测和亲和结合或固相化固定目的蛋白。
核苷酸序列：888nt
gcagaaatcggtactggctttccattcgacccccattatgtggaagtcctgggcgagcgcatgcactacgtcgatgttggtccgcgcgatggcacccctgtgctgttcctgcacggtaacccgacctcctcctacgtgtggcgcaacatcatcccgcatgttgcaccgacccatcgctgcattgctccagacctgatcggtatgggcaaatccgacaaaccagacctgggttatttcttcgacgaccacgtccgcttcatggatgccttcatcgaagccctgggtctggaagaggtcgtcctggtcattcacgactggggctccgctctgggtttccactgggccaagcgcaatccagagcgcgtcaaaggtattgcatttatggagttcatccgccctatcccgacctgggacgaatggccagaatttgcccgcgagaccttccaggccttccgcaccaccgacgtcggccgcaagctgatcatcgatcagaacgtttttatcgagggtacgctgccgatgggtgtcgtccgcccgctgactgaagtcgagatggaccattaccgcgagccgttcctgaatcctgttgaccgcgagccactgtggcgcttcccaaacgagctgccaatcgccggtgagccagcgaacatcgtcgcgctggtcgaagaatacatggactggctgcaccagtcccctgtcccgaagctgctgttctggggcaccccaggcgttctgatcccaccggccgaagccgctcgcctggccaaaagcctgcctaactgcaaggctgtggacatcggcccgggtctgaatctgctgcaagaagacaacccggacctgatcggcagcgagatcgcgcgctggctgtcgacgctcgagatttccggc
氨基酸序列：296aa
AEIGTGFPFDPHYVEVLGERMHYVDVGPRDGTPVLFLHGNPTSSYVWRNIIPHVAPTHRCIAPDLIGMGKSDKPDLGYFFDDHVRFMDAFIEALGLEEVVLVIHDWGSALGFHWAKRNPERVKGIAFMEFIRPIPTWDEWPEFARETFQAFRTTDVGRKLIIDQNVFIEGTLPMGVVRPLTEVEMDHYREPFLNPVDREPLWRFPNELPIAGEPANIVALVEEYMDWLHQSPVPKLLFWGTPGVLIPPAEAARLAKSLPNCKAVDIGPGLNLLQEDNPDLIGSEIARWLSTLEISG

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纯化蛋白标签

序列整理表详见附件

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