圖1：GST標(biāo)簽的蛋白

什么是GST標(biāo)簽？

目前有多種用于蛋白純化的親和標(biāo)簽，而GST標(biāo)簽就是其中之一。GST是谷胱甘肽巰基轉(zhuǎn)移酶的簡稱，指的是整個蛋白質(zhì)，而不是像Rho1D4標(biāo)簽僅指幾個氨基酸。自20世紀(jì)80年代末GST標(biāo)簽就開始用于蛋白質(zhì)純化（Smith & Johnson 1988），并被確立為需要高純度的蛋白質(zhì)純化試驗的可靠方法（Harper & Speicher 2013）。GST標(biāo)簽的大小為26kDa，因此與其它蛋白質(zhì)親和標(biāo)簽相比確實很大。從理論上講，它可以與蛋白質(zhì)的C端或N端融合（Terpe 2003），但我們極力建議將其添加到N端。到目前為止，它已被成功地用于純化細(xì)菌細(xì)胞（Smith和Johnson 1988）、酵母菌（Lu et al,1997）和哺乳動物細(xì)胞（Rudert et al, 1996）中的蛋白質(zhì)?？梢栽诒疚钠浜蟛檎移浠A(chǔ)特征和序列。

所以我們現(xiàn)在知道，GST標(biāo)簽是一個完整的蛋白質(zhì)去親和吸附目標(biāo)蛋白的標(biāo)簽，但谷胱甘肽巰基轉(zhuǎn)移酶，確切的來說又是什么呢？

什么是GST / 谷胱甘肽巰基轉(zhuǎn)移酶？

GST是原核和真核生物酶家族之一，主要參與細(xì)胞和身體的解毒，可占一些哺乳動物細(xì)胞整個胞質(zhì)蛋白質(zhì)組的10%（Oakley 2011），催化的還原型谷胱甘肽的氧化反應(yīng)，又稱GSH。GST在細(xì)胞中的主要功能是保護(hù)DNA，使細(xì)胞內(nèi)的蛋白免受外部有毒物質(zhì)的影響。其機(jī)制是通過催化對有毒物質(zhì)的親核攻擊，激活GSH的一個硫醇基團(tuán)，與有毒物質(zhì)上的合適基團(tuán)反應(yīng)，這種GSH與毒素的偶聯(lián)會導(dǎo)致它們從細(xì)胞中排出或進(jìn)一步代謝（Hayes et al，2004），并利用GST對還原型谷胱甘肽（GSH）的高特異性在純化試驗中得到高純度蛋白。

圖2：谷胱甘肽巰基轉(zhuǎn)移酶的解毒過程

如上所述：有無數(shù)的GST正構(gòu)體，但卻選擇了一個特定的正構(gòu)體作為GST標(biāo)簽的模板。那么，為什么選擇來自日本血吸蟲的GST呢？

為什么要用日本血吸蟲的GST？

谷胱甘肽巰基轉(zhuǎn)移酶可以在從原核到真核的生物體中找到（Allocati et al，2008）。 那么，為什么這種特定的GST蛋白可以被用于親和純化？其優(yōu)點是什么？答案可以追溯到描述GST作為親和層析和蛋白質(zhì)純化的選擇。如引用提到GST用于蛋白質(zhì)純化是在1988年由Smith & Johnson發(fā)表的。而在此之前，Smith等人發(fā)表了一篇文章，講述了GST可能被用于抗（anti）日本血吸蟲的疫苗。

圖3：3D渲染的血吸蟲

日本血吸蟲是一種瘧原蟲，是血吸蟲病的主要病因，所以該血吸蟲的GST蛋白有希望成為日本血吸蟲的疫苗基礎(chǔ)（Smith et al，1988）。因為這項研究，Smith已經(jīng)研究了GST蛋白的這種特異性同源序列，因此它順應(yīng)成為了后文所闡述的蛋白純化方法的基礎(chǔ)。自1988年，日本血吸蟲的GST一直被用作GST親和標(biāo)簽使用的GST同工酶。  GST標(biāo)簽的特點我們匯編了有關(guān)GST標(biāo)簽及其蛋白純化能力的重要數(shù)據(jù)。注：我們列出了用于pGEX載體的 "標(biāo)準(zhǔn) "序列。

表1: GST標(biāo)簽的重要特點概述