Protein-Tag

Als Protein-Tag, Affinitäts-Tag oder Epitop-Tag (engl. tag für ‚Markierung‘, ‚Schildchen‘ oder ‚Etikett‘) werden in der Biochemie verschiedene, meist kurze, Aminosäuresequenzen bezeichnet, mit deren Hilfe Proteine markiert werden können. Die markierten Proteine gehören zu den Fusionsproteinen.

Anwendungen

Für verschiedene Zwecke sind die verschiedenen Markierungen unterschiedlich gut geeignet. Sie werden im Zuge des Proteindesigns bei der Erzeugung rekombinanter Proteine, bzw. deren Reinigung und Nachweis über die Affinitätschromatografie, über Pulldown-Assays, per Western Blot, per Immunhistochemie, per Fluoreszenzmikroskopie oder im Live-Imaging eingesetzt.

Zur Erzeugung eines Protein-Tags wird die codierende DNA-Sequenz des Protein-Tags unter Erhalt des Leserasters in die codierende DNA-Sequenz des Fusionsproteins hinter das Start-Codon oder vor das Stopp-Codon eingefügt. Dadurch entsteht ein N-terminales bzw. ein C-terminales Protein-Tag am Protein während der Translation.

Gelegentlich muss das Protein-Tag vom Protein nach der Reinigung entfernt werden, was z. B. durch eine Protease-Schnittstelle oder ein induzierbares Intein erreicht werden kann. Der Proteolyse-basierte Ansatz verwendet Proteasen mit längerer Erkennungssequenz, die möglichst nur an der Schnittstelle des Protein-Tags schneiden, z. B. die TEV-Protease.^[1] Inteine können durch Thiole oder durch Absenken des pH-Werts ausgelöst werden.^[2]^[3]^[4]

Einige Tags besitzen neben der Bindung eines Antikörpers oder Immunkonjugats noch andere Funktionen wie:

Immunaffinitätschromatografische Aufreinigung (bei allen mit den entsprechenden Antikörpern)
Antikörperbasierte Nachweise (bei allen, z. B. per Western Blot, Immunhistochemie oder Immunfluoreszenz)
Affinitätschromatografie aufgrund der Affinität zu einem anderen Bindungspartner (z. B. CaM-Tag, CBP-Tag, GST-Tag, MBP-Tag)
Biotinylierungsstellen zur Aufreinigung mit Streptavidin (z. B. Avi-Tag, BCCP-Tag, Strep-Tag)
Komplexbildung mit zweiwertigen Nickelionen und Nitrilotriessigsäure-modifizierter und quervernetzter Agarose oder Dextran (z. B. His-Tag)
Fluoreszenz (z. B. GFP- oder Flash-Tag)
Leichtere Trennung in der HPLC aufgrund der erhöhten Polarität (z. B. His-Tag, FLAG-Tag, Xpress-tag)
Cysteine als reaktive Gruppen (z. B. GST-Tag, Snap-Tag, Thioredoxin-Tag)
Erhöhung der Löslichkeit bei Inclusion Bodies, mit größeren Tags (z. B. GST-Tag, MBP-Tag)
Verbesserung der Proteinfaltung, bei Inclusion Bodies oder aufgrund fehlverknüpfter Disulfidbrücken (z. B. Thioredoxin-Tag, poly(NANP)-Tag)
induzierbare Fällungsreaktionen^[5]^[6]

Siehe auch

Reporter

Einzelnachweise

↑ G. Rigaut, et al.: A generic protein purification method for protein complex characterization and proteome exploration. In: Nature Biotechnology. 17, Nr. 10, 1999, S. 1030–1032. doi:10.1038/13732. PMID 10504710.
↑ S. Chong, F. B. Mersha, D. G. Comb, M. E. Scott, D. Landry, L. M. Vence, F. B. Perler, J. Benner, R. B. Kucera, C. A. Hirvonen, J. J. Pelletier, H. Paulus, M. Q. Xu: Single-column purification of free recombinant proteins using a self-cleavable affinity tag derived from a protein splicing element. In: Gene (1997), Band 192(2), S. 271-81. PMID 9224900.
↑ S. Chong, G. E. Montello, A. Zhang, E. J. Cantor, W. Liao, M. Q. Xu, J. Benner: Utilizing the C-terminal cleavage activity of a protein splicing element to purify recombinant proteins in a single chromatographic step. In: Nucleic Acids Res. (1998), Band 26(22), S. 5109-15. PMID 9801307; PMC 147948.
↑ D. W. Wood, W. Wu, G. Belfort, V. Derbyshire, M. Belfort: A genetic system yields self-cleaving inteins for bioseparations. In: Nat Biotechnol. (1999), Band 17(9), S. 889-92. PMID 10471931.
↑ B. A. Fong, D. W. Wood: Expression and purification of ELP-intein-tagged target proteins in high cell density E. coli fermentation. In: Microb Cell Fact. (2010), Band 9, S. 77. PMID 20959011; PMC 2978133.
↑ L. Xing, W. Wu, B. Zhou, Z. Lin: Streamlined protein expression and purification using cleavable self-aggregating tags. In: Microb Cell Fact. (2011), Band 10, S. 42. PMID 21631955; PMC 3124420.

Weblinks

Artikel Teil1 Teil2 Teil3 zum Thema in der Zeitschrift Laborjournal

[rigautgetal-1] G. Rigaut, et al.: A generic protein purification method for protein complex characterization and proteome exploration. In: Nature Biotechnology. 17, Nr. 10, 1999, S. 1030–1032. doi:10.1038/13732. PMID 10504710.

[2] S. Chong, F. B. Mersha, D. G. Comb, M. E. Scott, D. Landry, L. M. Vence, F. B. Perler, J. Benner, R. B. Kucera, C. A. Hirvonen, J. J. Pelletier, H. Paulus, M. Q. Xu: Single-column purification of free recombinant proteins using a self-cleavable affinity tag derived from a protein splicing element. In: Gene (1997), Band 192(2), S. 271-81. PMID 9224900.

[3] S. Chong, G. E. Montello, A. Zhang, E. J. Cantor, W. Liao, M. Q. Xu, J. Benner: Utilizing the C-terminal cleavage activity of a protein splicing element to purify recombinant proteins in a single chromatographic step. In: Nucleic Acids Res. (1998), Band 26(22), S. 5109-15. PMID 9801307; PMC 147948.

[4] D. W. Wood, W. Wu, G. Belfort, V. Derbyshire, M. Belfort: A genetic system yields self-cleaving inteins for bioseparations. In: Nat Biotechnol. (1999), Band 17(9), S. 889-92. PMID 10471931.

[5] B. A. Fong, D. W. Wood: Expression and purification of ELP-intein-tagged target proteins in high cell density E. coli fermentation. In: Microb Cell Fact. (2010), Band 9, S. 77. PMID 20959011; PMC 2978133.

[6] L. Xing, W. Wu, B. Zhou, Z. Lin: Streamlined protein expression and purification using cleavable self-aggregating tags. In: Microb Cell Fact. (2011), Band 10, S. 42. PMID 21631955; PMC 3124420.

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