现代蛋白质纯化，尤其是对于研究用途的重组蛋白，极大地受益于基因工程技术的应用。通过在目标蛋白的基因序列中引入一段编码特定“标签”的序列，可以在蛋白质的N端或C端融合表达一个额外的多肽或蛋白质。这些标签为后续的纯化、检测或固定化提供了极大的便利。最常见的包括：多聚组氨酸标签（His-tag），用于IMAC纯化；谷胱甘肽S-转移酶标签（GST-tag），用于与固定化谷胱甘肽的亲和层析；麦芽糖结合蛋白标签（MBP-tag），能提高在原核系统中的可溶性；以及FLAG、HA等短肽标签，用于免疫检测和亲和纯化。标签的使用使得无需事先了解目标蛋白的生化性质，就能设计出通用的、高效的纯化方案。高纯度蛋白质是蛋白药物开发的先决条件之一。山西凝胶过滤层析
表面等离子共振技术是一种无需标记的实时分析生物分子相互作用的强大技术。它将一种相互作用物固定于芯片表面，使另一种相互作用物流过芯片，SPR能实时检测结合和解离过程，从而精确测定动力学参数。在蛋白质纯化领域，它不仅用于表征纯化后蛋白质与配体的亲和力，还可用于筛选比较好的纯化条件。质谱技术已成为蛋白质纯化过程中不可或缺的分析工具。它能够精确鉴定纯化所得蛋白质的身份，通过肽指纹图谱或串联质谱确认其序列完整性，并检测翻译后修饰。此外，基于质谱的定量蛋白质组学可以深度分析纯化样品中的杂质组成，为优化纯化工艺、确保产品纯度提供后面判断。西藏离子交换层析通过反复纯化步骤，可以提高蛋白质样品的纯度。
缓冲液是蛋白质纯化的“血液”，其选择对维持蛋白质稳定性、活性和分离效果至关重要。一个理想的缓冲系统需要考虑以下因素：1）缓冲试剂的选择，其pKa值应在目标pH值的±1范围内，且不与目标蛋白或树脂发生相互作用（如磷酸盐会与Ca²⁺沉淀，Tris在某些酶反应中是抑制剂）；2）pH值，需远离目标蛋白的pI以确保其可溶性和电荷性质，并为层析方法创造比较好条件；3）离子强度和盐的种类，用于控制静电相互作用和维持离子强度；4）添加剂，如还原剂（DTT， β-巯基乙醇）以防止氧化，蛋白酶抑制剂，甘油或蔗糖以稳定蛋白质，以及温和去垢剂以防止疏水相互作用引起的聚集。精心设计的缓冲液是成功纯化的隐形基石。
准确测定蛋白质浓度是纯化过程中定量分析的基础。它用于计算回收率、比活性以及为后续实验准备准确剂量的样品。有多种方法可供选择，各有优缺点。Bradford法基于蛋白质与考马斯亮蓝G-250染料的结合，快速、灵敏，但不同蛋白质之间的差异较大。BCA法基于蛋白质在碱性条件下将Cu²⁺还原为Cu⁺，并与 bicinchoninic acid 显色，受蛋白质组成影响较小，且对去垢剂的耐受性更好。紫外吸光度法利用蛋白质中酪氨酸和色氨酸在280nm处的吸光特性，操作简便且无损，但受蛋白质中这些氨基酸含量的影响，且核酸等杂质会产生严重干扰。Lowry法则较为古老和繁琐。在实践中，通常需要根据样品纯度、缓冲液成分和所需精度来选择合适的方法。不同蛋白质的分离纯化方法因其物理性质而异。
FPLC和HPLC都是采用泵系统来精确控制流动相输送的层析技术，区别于依靠重力流动的传统柱层析。FPLC系统专为生物大分子（如蛋白质、核酸）设计，使用生物相容性的材料（如PEEK）流路，以中低压（通常<5 MPa）运行，采用温和的琼脂糖或聚合物基质树脂，旨在保持蛋白质的活性。它非常适合用于IEX， SEC， HIC和亲和层析的精确分析和制备。HPLC则通常在更高的压力下运行（10-40 MPa），使用刚性更强的硅胶基质小颗粒填料，提供极高的分辨率。反相层析（RPC）和离子交换层析（IEX）的HPLC形式常用于分析和小量制备，但HPLC的激烈条件可能使某些蛋白质变性。选择FPLC还是HPLC取决于对分辨率、速度和蛋白质活性保持的综合需求。通过蛋白分离纯化可以获得目标蛋白的高纯度样品。河北离子交换层析
蛋白分离纯化系统的维护与保养对实验结果至关重要。山西凝胶过滤层析
在大肠杆菌等系统中表达重组蛋白时，一个常见的问题是目标蛋白可能以不溶性的、无活性的聚集体的形式表达，称为“包涵体”。虽然这带来了挑战，但包涵体通常很纯净，且能抵抗蛋白酶降解。纯化包涵体蛋白的策略与可溶性蛋白截然不同。首先需要通过超声破碎细胞，然后通过离心收集包涵体沉淀，并用温和的去垢剂（如Triton X-100）洗涤以去除附着杂质。关键的一步是“变性与复性”：使用高浓度的变性剂（如6-8 M盐酸胍或尿素）溶解包涵体，使蛋白质去折叠为线性状态。然后，通过缓慢地去除变性剂（如透析或稀释），使蛋白质重新折叠恢复其天然构象和活性。复性过程复杂且效率低下，是包涵体蛋白纯化的主要瓶颈。山西凝胶过滤层析
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