您想了解的Strep-tag：Strep-Tactin?XT發展史都在這里！
有用過His-tag進行蛋白純化的人，或多或少都有這樣的經驗 : 蛋白純度低、純化出來的蛋白失去原有結構或功能受到影響、難以從哺乳類細胞表達系統中純化出目標蛋白…等，因此科學家開始嘗試以不同親和標簽進行蛋白純化。因為Strep-tag系統的純化過程溫和、目標蛋白純度高，且相容于多種表達系統的特性，愈來愈受到大眾的歡迎。但是，你知道Strep-tag這個純化系統是怎么發展而來的嗎? 這得從功能性抗體開始說起…
功能性抗體的出現
隨著生物制藥技術的發展，抗體也因此成為科學家研究的熱門領域。但在80年代初，功能性抗體的表達一直是個問題，酵母表達系統中表達出來的蛋白只有部分具有功能，在其他的微生物表達系統中，也沒有成功的先例。一直到80年代末，一個具有功能性的McPC603抗體的Fv片段終于成功的在E. coli中被表達出來1。這一方法的出現，使得科學家能更快速的表達具有不同基因變異的抗體片段，并能對這些變異所引發的功能改變進行檢視。
抗體純化沒有想象中那么簡單
更高能的短肽標簽呼之欲出
要解決這些問題，科學家需要找出一個具備以下功能的短肽簽。
1.能被融合到目標蛋白上，且不會影響蛋白功能
2.能直接以現有試劑偵測出來
3.與配體的結合穩定、特異性高且容易控制。
經過一番搜索，發現鏈霉親和素(Streptavidin)在特定情況下，能與不同短肽進行可逆性的結合，再加上其與生物素(biotin)極高的親合力，且與背景蛋白的非特異性結合機率低，鏈霉親和素已被應用在許多檢測系統中，甚至能做為一個穩定的介質來固定蛋白。另外，鏈霉親和素在不同溶液條件中穩定性好，較抗體來的高，所以能夠重復被利用。因此，90年代初，科學家開始尋找一個能與鏈霉親和素特異性結合的親和標簽2。
終于找到了第一代Strep-tag系統 : Strep-tag vs Streptavidin
因先前已知可用E.coli系統表達出具有功能性的Fv片段1，科學家又希望能確認標簽是否會影響蛋白功能，所以選擇了已知的D1.3抗體Fv片段做為實驗模型，以便檢測加上的短肽標簽是否影響了這片段與其抗原結合的特性3。接著，一連串能與鏈霉親和素結合的標簽被接到VH domain上，大量篩選之后，得到了一個適用于進行一步純化的Strep-tag (Trp-Arg-His-Pro-Gln-Phe-Gly-Gly) 3，與生物素相比，Strep-tag和鏈霉親和素間的親和力較低，因此可以使用生物素衍生物Diaminobiotin，在生理條件下進行溫和洗脫。又因整個純化流程溫合，含鹽濃度低，純化出來的 Fv片段完整且功能不受影響3。除此之外，這個標簽還能被應用在Western blot或ELISA實驗中，以鏈霉親和素酶偶聯物(Streptavidin-enzyme conjugates)來檢測純化出的Fv片段。后續也測試了以Strep-tag來純化抗體以外蛋白的可能性，證實了這個一步純化系統可以被廣泛使用在不同類型的蛋白上3。
因為不完美，所以有了第二代 : Strep-tag II vs Strep-Tactin?
但Strep-tag僅能接在目標蛋白的C端，對于需將標簽接在N端或是蛋白內部的實驗，非常的不實用。因此科學家進一步優化了這個標簽，便有了現在被廣泛使用的Strep-tag II (Trp-Ser-His-Pro-Gln-Phe-Glu-Lys)4。但即便足以用于蛋白純化，科學家對Strep-tag II與鏈霉親和素的結合強度低這點仍不甚滿意，因為在比較特殊的純化條件中效率會受影響。于是進行了鏈霉親和素的改造，發展出Strep-Tactin?。Strep-Tactin?:Strep-tag II的親和力較Streptavidin:Strep-tag II提升了近100倍，這個改變使得洗脫時需改用脫硫生物素(Desthiobiotin) 5，但過程一樣溫合。這就是二代Strep-tag系統，在過去近20年間，逐漸被廣泛應用于純化或偵測蛋白質中，甚至發展出細胞分離檢測的方法6。
總覺得還能更好，一起看看第三代 : Twin-Strep-tag vs Strep-Tactin?XT
即便親和力已提升，在某些狀況下，Strep-Tactin?使用仍有所限制，尤其是在需要極高親和力的應用之中，例如檢測蛋白質間的交互作用、或是從目標蛋白濃度低的樣本中進行純化。因此科學家利用總結合力(Avidity)的原理，將兩個Strep-tag II以Linker連接在一起 : Twin-Strep-tag 7。這一新標簽的出現再度提升了目標蛋白與Strep-Tactin?的鏈接強度，改善了低濃度樣本純化效果8，還能用于抓取蛋白復合體、檢測蛋白間的交互作用7, 9。
美中不足的是，Strep-Tactin?在變性條件下并不穩定(例如:使用尿素時)，無法進行純化，且進行批量純化時，即使搭配Twin-Strep-tag，效果仍有改善的空間。為此，科學家再次改造了Strep-Tactin?，得到與Twin-Strep-tag親和力更上一層樓的Strep-Tactin?XT (XT意指extreme tight) 10。經過這次的優化，科學家首次創造出一個純化系統，其中標簽與配體的鍵結力幾近共價，但鏈結仍保持可逆 (注:Strep-tag II也能與Strep-Tactin?XT結合)。因親和力的增加，即使經過多次清洗步驟，蛋白也不會從Strep-Tactin?XT上解離，提高了目標蛋白的得率。需注意的是，洗脫步驟必須使用生物素，但是整個純化流程與前幾代一樣溫合，純度超過95%，這就是 新一代Strep-tag系統。用Strep-Tactin?XT來純化時，得率及純度都提高；且Twin-Strep-tag搭配后還能用在Biacore芯片11, 12、微量滴定板或ELISA中來固定蛋白，進行后續檢測，是一個多用途的親和標簽系統。
心動不如行動，快來體驗Strep-tag純化系統
產品介紹請見https://www.iba-lifesciences.com/lp-streptactinxt-cn.html
Strep-tag與His-tag系統的比較
想知道Strep-tag與His-tag的實際比較數據嗎? 請下載產品彩頁https://www.biomart.cn/infosupply/35669016.htm
試用申請→請郵件 tech_cell@dakewe.net
參考文獻
IBA Lifesciences公司簡介
IBA Lifesciences（德國）是后基因組時代表達克隆和蛋白質純化技術 重要的供應商之一。該公司的產品線分成三部分：一是開發了Strep-tag?的通用技術平臺，可快速、多樣性地生產、純化和使用重組蛋白；二是細胞分選與擴增產品組合；三是定制化核酸合成服務。
