[发明专利]一种用于分离纯化GST标签融合蛋白的磁性亲和纳米材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物材料技术领域，更具体地涉及一种用于分离纯化GST标签融合蛋白的磁性亲和纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术

在生物技术研究领域，蛋白质的分离纯化是一个非常重要的环节，尤其在蛋白质组学的研究中，复杂的组成以及极低的蛋白含量更增加了蛋白分离纯化的难度。融合标签技术的发展为蛋白质的分离纯化提供了一条更加简便的途径。融合标签技术主要通过重组DNA技术在目标蛋白编码基因的3’或5’端融合特定标签的编码基因并在合适的表达宿主中表达重组蛋白。利用固定化特异配体和重组蛋白的融合标签之间的亲和作用，能够快速有效实现目标蛋白的分离纯化。其中，谷胱甘肽巯基转移酶（GST）融合标签是目前应用广泛的融合标签之一，该标签能与还原型谷胱甘肽（GSH）发生酶-底物的特异性结合，因此将GSH固定在特定的载体上能实现GST融合蛋白的分离纯化。

通常而言，采用GST融合标签的纯化系统多采用柱层析法，但是这种方法存在操作过程繁琐，耗时长等缺点。近年来发展的磁性亲和纳米材料技术得到密切关注，该技术大大简化了纯化的流程，通过磁性分离的方法有效缩短了纯化时间，此外该技术还能从极低浓度的样品中对目标蛋白进行富集分离。虽然目前国内外已经报道了多种用于纯化GST融合蛋白的磁性亲和纳米材料，例如，Pan等人在2011年在Chemical Science发表了一篇文章“Glutathione(GSH)-decorated magnetic nanoparticles for binding glutathione-S-transferase(GST)fusion protein and manipulating live cells”，其中记载了先通过两步化学反应将GSH和多巴胺连接，然后用于修饰磁性四氧化三铁纳米材料制备得到磁性亲和材料用于GST标签蛋白的分离。但是这种材料的合成和修饰过程复杂，成本高。因此，开发一种特异性高、合成过程简单，成本低的GST融合标签磁性亲和纳米材料一直是本领域当前的研究热点。

近几年来研究者通过对海洋贻贝类生物粘附蛋白结构组成剖析研究发现多巴胺能在弱碱性条件发生自聚，并在几乎任何材料的表面形成涂层，更为重要的是该涂层能进一步与其他生物大分子发生粘连。深入的研究发现这种粘连优先通过聚多巴胺中的邻苯二酚官能团和生物大分子的巯基之间反应产生。利用该特性，聚多巴胺涂层修饰的材料可以用于生物大分子例如酶、细胞、DNA、抗体的固定化，但是，到目前为止，还没有出现将聚多巴胺用于GST融合蛋白分离纯化的相关研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于分离纯化GST标签融合蛋白的磁性亲和纳米材料及其制备方法和应用，从而解决现有技术中的用于GST标签融合蛋白纯化的磁性亲和纳米材料合成与修饰过程复杂，成本价格较高的缺陷，以及现有技术中缺少一种简单即可实现对GST标签融合蛋白的分离纯化方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

提供一种用于分离纯化GST标签融合蛋白的磁性亲和纳米材料，包括：四氧化三铁纳米颗粒和包裹于所述四氧化三铁纳米颗粒外部的聚多巴胺涂层，所述聚多巴胺涂层表面固定有还原型谷胱甘肽。

所述还原型谷胱甘肽通过所述聚多巴胺涂层表面富含的邻苯二酚基团固定。

还提供一种如上所述的磁性亲和纳米材料的制备方法，包括以下步骤：1）提供多巴胺溶液，向所述多巴胺溶液中加入四氧化三铁纳米颗粒，搅拌，磁性分离获得聚多巴胺修饰的四氧化三铁纳米颗粒；2）提供还原型谷胱甘肽溶液，将步骤1）中制备的所述聚多巴胺修饰的四氧化三铁纳米颗粒分散到所述还原型谷胱甘肽溶液中，搅拌，磁性分离获得所述磁性亲和纳米材料。

步骤1）中所述多巴胺溶液浓度为0.1-5mg/mL，加入的所述四氧化三铁纳米颗粒浓度为0.5-5mg/mL（优选为1mg/mL），搅拌时间为0.5-5h，步骤2）中所述还原型谷胱甘肽溶液浓度为1-10mg/mL，加入的所述聚多巴胺修饰的四氧化三铁纳米颗粒的浓度为0.5-5mg/mL（优选为1mg/mL），搅拌时间为6-12h。

优选地，所述还原型谷胱甘肽与所述聚多巴胺修饰的四氧化三铁纳米颗粒的比例为2︰1。