省时,高效的生物素标记酶——分子进化系列

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生物素(Biotin)广泛存在于自然界中,可与蛋白质,核酸,多糖等多种大分子偶联。生物素与亲和素(avidin)之间的亲和力比抗原抗体的亲和力高至少1万倍;每个亲和素分子能结合4个分子的生物素,这一特点可用于构建信号放大级联系统,对于蛋白质分析及组学分析不失为一种好方法。


     对于生物素标记实验,其标记率,标记时间都是实验中需要考虑的重要因素,获得一种省时,标记效率高的生物素连接酶对于标记实验的成功与否是非常关键的。常用的生物素标记酶是来源大肠杆菌的生物素连接酶BioID,对比其他标记酶,其标记过程简单且无害,仅需要加入生物素即可,该体系已被广泛应用。

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科学家Tess C. Branon等人在BioID的基础上利用定向进化技术手段,筛选获得更高效率的生物素连接酶突变体TurboID和miniTurbo,这两种酶使得酶催化标记反应可在10分钟内完成,且标记效率更高。这一技术突破对于需要进行生物素标记的研究人员来讲是非常令人激动的,可大大缩短生物素标记实验周期且提高标记效率。Novoprotein可提供生物素标记服务,只需加上一个小的Avi标签,即可实现生物素定点标记,标记均一,且不会对蛋白结构和活性造成影响,目前Novoprotein已为多家客户提供该项服务,获得一致好评。


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Tess C. Branon等人利用易错PCR结合酵母展示系统在原始生物素连接酶基础上进行多轮建库及筛选,通过流式检测的方法,先获得活性最高的一条突变体序列G3;发现在不额外加入外源生物素的情况下其拥有链霉亲和素的信号,在哺乳体系和酵母体系都有该项发现。因而在G3的基础上又重新设计了两种进化方案,一种是删掉G3的N端1-63位氨基酸,截短后的G3结果发现链霉亲和素的信号下降了,最终获得了突变体miniTurbo。另一种是在G3基础上继续通过易错PCR建库筛选,最终突变体的活性没有再进一步提高,获得最终突变体TurboID。如果考虑产量与回收率,TurboID无疑是最佳的选择,若考虑标记的时间窗口,miniTurbo是优于TurboID的。虽然miniTurbo活性高于TurboID,但可能是由于N端缺少片段的原因,其稳定性相对不高,且其对生物素的依赖程度也较高。期待后续更多科学家在此基础上做出更多优化可能,给广大实验人员带来福利。

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定向进化手段多用于针对酶分子进行功能提升改造,Novoprotein可依据客户的研究目标设计定制化方案,选择合适的平台方法建库筛选最终交付客户满意的候选分子。



参考资料:

https://www.nature.com/articles/nbt.4228


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