32.11: 태깅 및 융합 단백질

단백질은 여러 세포 과정과 생화학 반응에 관여합니다. 관심 있는 특정 단백질을 분석하려면 세포의 다른 단백질과 분리해야 합니다. 이는 적절한 숙주에서 특정 유전자를 과발현하여 많은 양의 표적 단백질을 생성함으로써 달성됩니다. 태그 또는 라벨은 유전자와 재결합되어 표적 단백질과 태그를 포함하는 융합 단백질을 생성합니다. 그런 다음 이러한 융합 단백질의 태그를 사용하여 쉽게 검출하고 정제할 수 있습니다. 친화성 태그(Affinity tags), 에피토프 태그(epitope tags), 리포터 태그(reporter tags), 형광 태그(fluorescent tags) 및 자체 접합 인테인(self-splicing intein) 태그는 사용 가능한 다양한 단백질 태그 중 일부에 불과합니다.

글루타티온 S-트랜스퍼라제 태그

글루타티온 S-전이효소(GST)는 211 아미노산 단백질로 재조합 단백질에 태그를 붙이는 데 일반적으로 사용됩니다. 관심유전자 및 GST에 대한 DNA 서열을 포함하는 발현 벡터는 E.coli와 같은 적합한 숙주에서 발현을 위해 사용됩니다. 재조합 단백질은 N 말단 또는 C 말단에서 GST로 표지될 수 있습니다. GST-태그는 또한 태그가 지정되지 않은 네이티브 단백질에 비해 융합 단백질의 용해도를 증가시킵니다. GST는 효소이기 때문에 기질인 글루타티온에 대한 결합 특이성이 높습니다. 이 기질 특이성은 글루타티온으로 코팅된 비드 매트릭스를 사용하여 친화성 크로마토그래피를 통해 GST 태그 단백질을 정제하는 데 사용됩니다.

Tag Cleavage 및 Self-splicing

단백질 태그를 사용하면 표적 단백질을 정제할 수 있지만 추가 단백질 분석을 방해할 수 있습니다. 이러한 경우, 태그는 단백질 분해 효소를 사용하여 절단됩니다. 이러한 프로테아제는 특정 부위에서만 절단하기 때문에 융합 단백질은 표적 단백질과 태그 사이에 이러한 절단 부위로 설계되었습니다. 또 다른 방법은 추가 효소 없이 표적 단백질의 태그를 접합하는 인테인(inteins)이라고 하는 자체 접합 단백질 세그먼트를 사용합니다. 이 방법에서는 intein segment도 태그와 타겟 단백질 사이에 위치한 융합 단백질로 재조합됩니다. 이러한 인테인은 티올 화합물의 존재 또는 특정 pH 및 온도와 같은 특정 조건에서만 자체 접합됩니다. 따라서, 융합 단백질을 정제한 후 접합을 구체적으로 유도하여 추가 분석을 위한 순수 표적 단백질을 얻을 수 있습니다.