包涵体的复性总结
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包涵体的复性总结
关于包涵体的复性是一个令人头疼的问题，已经成为生物制药的瓶颈，包涵体的复性前期准备工作尤为重要，关于包涵体的处理一般包括这么几步：菌体的破碎、包涵体的洗涤、溶解、复性以及纯化，实验内容比较庞杂、繁琐。
一、菌体的裂解
菌体的破碎方法很多：高速组织捣碎、玻璃匀浆器匀浆、超声波处理法、反复冻融法、化学处理法。
无论用哪一种方法破碎组织细胞，都会使细胞内蛋白质或核酸水解酶释放到溶液中，使大分子生物降解，导致天然物质量的减少，不同的菌体蛋白需要加入不同的抑制剂：二异丙基氟磷酸（DFP）可以抑制或减慢自溶作用；碘乙酸可以抑制那些活性中心需要有疏基的蛋白水解酶的活性，苯甲磺酰氟化物（PMSF）也能清除蛋白水解酶活力，但不是全部，而且应该在破碎的同时多加几次；另外，还可通过选择pH、温度或离子强度等，使用这些条件时都要适合于目的物质的提取。
在实验室研究多采用超声波处理法和匀浆器匀浆法。
二、包涵体的洗涤
通常的洗涤方法一般是难以洗干净的，包涵体中主要含有重组蛋白,但也含有一些细菌成分,如一些外膜蛋白、质粒ＤＮＡ和其它杂质。
洗涤常用1%以下的中性去垢剂，如Tween、Triton、Lubel和NP40等加EDTA反复多次进行，因去垢剂洗涤能力随溶液离子强度升高而加强，在洗涤包涵体时可加50 mM NaCL。
也可用低浓度的盐酸胍或尿素/中性去垢剂/EDTA/还原剂等洗去包涵体表面吸附的大部分不溶性杂蛋白。
洗涤液pH以与工程菌生理条件相近为宜。
根据不同的菌体选用与之相应的洗涤液，比如：2 M尿素+50mm Tris-HCl+0.2 mM NaCl +1%Triton x-100+2mmEDTA PH8.0，再用缓冲洗涤一次。
此外，刚处理完的包含体好溶解，冷冻后难溶解，且溶解时间和比例都会加大。
三、包涵体的溶解
强的变性剂如尿素、盐酸胍，是通过离子间的相互作用，打断包涵体蛋白质分子内和分子间的各种化学键，使多肽伸展，SDS、正十六烷基三甲基铵氯化物等去垢剂，可以破坏蛋白内的疏水键，也可溶解一些包涵体蛋白质。
另外，对于含有半胱氨酸的蛋白质，分离的包涵体中通常含有一些链间形成的二硫键和链内的非活性二硫键。
还需加入还原剂，如巯基乙醇、二硫基苏糖醇（DTT），常用浓度2—10 mm。
另外，尿素和盐酸胍属中强度变性剂，易经透析和超滤除去。
它们对包涵体氢键有较强的可逆性变性作用，所需浓度尿素6—8M，盐酸胍5—6M。
一般来讲，盐酸胍优于尿素，因为盐酸胍是较尿素强的变性剂，它能使尿素不能溶解的包涵体溶解，尿素的溶解度为70—90%，而且尿素分解的异氰酸盐能导致多肽链的自由氨基甲酰化，特别是在碱性pH值下长期保温时。
但用尿素溶解具有不电离，呈中性，成本低，蛋白质复性后除去不会造成大量蛋白质沉淀以及溶解的包涵体可选用多种色谱法纯化等优点，故目前已被广泛采用。
四、包涵体的复性
包含体的复性是一个非常复杂的过程，除与蛋白质复性的过程控制相关外，还在很大程度上与蛋白质本身的性质有关，有些蛋白非常容易复性，在较宽松的条件
下复性效率可以达到95%以上，而有一些蛋白至今没有发现能够对其进行复性的方法，很多蛋白的复性效率只有百分之几，一般说来，蛋白质的复性效率在20%左右。
包涵体的复性方法有多种：稀释法、透析法、超滤复性、柱上复性法等。
1、稀释复性：直接加入水或缓冲液，放置过夜，缺点是体积增加较大，变性剂稀释速度太快，不易控制。
2、透析复性：好处是不增加体积，通过逐渐降低外透液浓度来控制变性剂去除速度，有人称易形成沉淀，且不适合大规模操作，难于应用到生产规模。
3、超滤复性：在生产中较多的使用，规模较大，易于对透析速度进行控制，缺点是不适合样品量较少的情况，且有些蛋白可能在超滤过程中不可逆的变性
4、柱上复性：通过将目标蛋白结合到层析柱上，减少蛋白分子间的相互影响，是最近研究较多并成功的在生产中应用的一种复性方法，常用于复性的层析方法有SEC、HIC、亲和层析等，特别是金属螯合层析用得比较广泛，而纯化的效果也不错，通常是一步就能达到纯度为95%以上的包涵体。
影响复性效率的因素有蛋白质溶液的浓度，变性剂的起始浓度和去除速度、温度、pH、氧化还原电势、离子强度、共溶剂和其他添加剂的存在与否等。
（一）还原剂的去除
还原剂一般和变性剂一起慢慢的氧化去除，使二硫键慢慢形成。
但是由于二硫键的形成并不是蛋白质正确折叠所必须的，可以考虑在变性剂完全去除之后，再去除还原剂使已经按照正确的结构相互接近的巯基间形成正确的二硫键。
还原剂的去除常用的氧化方法有：
（1）、空气氧化法：在碱性条件下通空气，或者加入二价铜离子，能够取得更好的效果，缺点是不易控制氧化还原电势。
（2）、氧化还原电对（redox）：常采用GSSG/GSH，通过调整两者的比例来控制较精确的氧化还原电势，常用比例1：5—1：10。
（二）复性过程中的添加剂：
（1）、共溶剂：如PEG6000-20000，据说可以可逆的修饰折叠中间体的疏水集团，此外由于阻止了蛋白质分子间的相互接触的机会，也可能对复性效率的提高起作用。
一般的使用浓度在0.1%左右，具体条件可根据实验条件确定。
（2）、0.4-0.6ML-Arg：L-Arg可以有助于增加复性中间产物的溶解度，减少聚集，成功的应用于很多蛋白如t-PA的复性中，可以抑制二聚体的形成。
（3）、甘油等：增加黏度，减少分子碰撞机会，一般使用浓度在5-30%。
（4）、一定的盐浓度，如50 mM NaCL，降低某些带电基团间的斥力，有利于蛋白质的折叠。
（5）、辅助因子：添加蛋白质活性状态必须的辅助因子如辅酶、辅基或蛋白配体等，很多时候对蛋白质正确的折叠是有利的。
（6）、二硫键异构酶（PDI）和脯氨酸异构酶（PPI）：PDI可以使错配的二硫键打开并重新组合，从而有利于恢复到正常的结构，此外在复性过程中蛋白质的脯氨酸两种构象间的转变需要较高能量，常常是复性过程中的限速步骤，而PPI 的作用是促进两种构象间的转变，从而促进复性的进行。
（7）、分子伴侣，即热休克蛋白（HSP），是一种没有蛋白质特异性的促进折叠的蛋白因子，研究发现很多蛋白在缺乏分子伴侣时无法自己正确的折叠。
有人构建
了与伴侣分子共同表达的菌株，据说效果不错。
不过在生产中6和7的应用的例子很少。
另外，复性过程中还要注意以下问题：
1、复性过程蛋白浓度不宜过大，一般为0.1—0.2mg/mL；
2、温度不能过高，适宜选择4℃—25℃；
3、最适pH值范围为8.0—9.0之间；
4、复性时间一般为24—36小时；
5、低浓度的脲、盐酸胍、烷基脲、以及碳酸酰胺类等，是很有效的促进剂，都可阻止蛋白聚集；Tris对蛋白质复性有促进作用；EDTA可以防止蛋白降解；
6、还有就是你的蛋白质的特性。
当然，虽然有很多所谓的理性的复性方案设计，复性工作更多的是一个经验的过程，没有一种通用的方法可以套用，全靠实验过程摸索出来。
