包涵体溶解与小规模稀释复性:His-GFP条件筛查

用指导者已从无害His-GFP表达菌制得并洗过的包涵体沉淀10 mg湿重开展小试。

01本篇适用条件

用指导者已从无害His-GFP表达菌制得并洗过的包涵体沉淀10 mg湿重开展小试。先8 M尿素溶解,再用20倍稀释复性,与同批天然GFP参比及无蛋白缓冲空白比较。此法是目标特异的条件筛查,不能保证所有包涵体蛋白恢复活性;有二硫键蛋白须另建氧化还原体系。

02实验原理

尿素破坏非共价作用使聚集体溶解,降低尿素及蛋白浓度让分子重新折叠;稀释同时减少分子间再聚集。澄清、可溶与天然功能三者不同,必须检测GFP荧光并核对可溶回收率。

03安全与适用范围

尿素避免加热,使用新鲜液减少氰酸盐修饰;DTT按SDS处理,戴手套护目镜。仅用已洗包涵体,不将旧文含未注明浓度脱氧胆酸钠、DFP或“任意蛋白复性48小时”直接导入。初次在带教下操作。

04材料与仪器

10 mg已洗His-GFP包涵体、天然GFP参比、尿素、1 M Tris-HCl pH8.0、5 M NaCl、1 M DTT、低吸附管、冷室/冰盒、小型搅拌器、15000×g冷冻离心机、兼容尿素的蛋白定量与荧光设备。

05配液与用量

液体配量终浓度
溶解液10 mL尿素4.805 g;1 M Tris0.5 mL;5 M NaCl0.2 mL;1 M DTT0.01 mL;水补至10 mL8 M尿素/50 mM Tris/100 mM NaCl/1 mM DTT
复性基液20 mL1 M Tris1 mL;5 M NaCl0.4 mL;水补至20 mL50 mM Tris/100 mM NaCl,pH8.0
每小试复性管澄清变性蛋白100 μL+基液1900 μL总2 mL,尿素0.4 M,DTT0.05 mM
空白溶解液100 μL+基液1900 μL与复性样本基质一致

尿素摩尔质量60.06 g/mol;8×0.010×60.06=4.8048 g。蛋白变性液先调至0.5 mg/mL再取100 μL,复性起始蛋白25 μg/mL;低量检测须有足够灵敏度。

06时间安排

阶段条件时间
溶解20–25°C轻混1小时,必要至2小时
澄清4°C、15000×g20分钟
滴加4°C轻混20–30分钟
复性4°C静置16–24小时
检测同温同仪器参数约1小时

07开始前的准备

确认GFP参考波长适用于实际变体,使用同批天然GFP建立可用荧光参比。标记空白、复性样本双管及天然参比。小试不引入通用GSH/GSSG;如实际目标含必须形成的二硫键,本文条件不充分,需另设计。

08逐步操作

  1. 记录包涵体来源、湿重10 mg及预洗方法,标清样本、空白、复性管与天然参比。
  2. 新鲜配10 mL溶解液,室温溶解尿素后补足体积,测pH并记录温度,不加热助溶。
  3. 向10 mg包涵体加入1 mL溶解液,温和吹散,20–25°C转动混合1小时。
  4. 检查溶解情况,仍有可见颗粒时继续轻混至2小时;记录而不假定已全溶。
  5. 15000×g、4°C离心20分钟,小心转移上清并保存未溶沉淀,记录两相体积。
  6. 用尿素兼容方法定量上清,对应溶解液作空白,取一小份SDS-PAGE检查目标比例。
  7. 用溶解液把目标为主的上清稀释到0.5 mg/mL总蛋白;若纯度不足,先进行已验证的变性纯化再复性。
  8. 每复性管放1900 μL预冷基液;将100 μL变性蛋白分10次、每次10 μL滴入轻混液体中,20–30分钟完成。
  9. 空白同样滴加100 μL无蛋白溶解液;天然参比配成相同基质和相近蛋白浓度,记录其尿素暴露时长。
  10. 盖好各管,4°C放16–24小时,记录是否变浑浊,不涡旋破坏聚集状态。
  11. 各管15000×g、4°C离心20分钟,保留上清与沉淀,量回收体积并测上清蛋白浓度。
  12. 用适合GFP变体的相同激发/发射条件测样本、空白和天然参比,扣空白,按相同蛋白质量归一化。
  13. 比较可溶回收率与单位蛋白荧光,记录是否达到下一步要求;失败小试不得作为“天然活性蛋白”放行。

09结果判断与质控

可溶回收率=复性上清总蛋白质量/进入复性蛋白质量×100%;纯度变化时该值并不等同目标回收。GFP比荧光相对于天然参比上升才支持荧光恢复,不能由透明液体宣布完全复性。天然参比受尿素影响也应如实报告。

10实验记录模板

包涵体mg/来源尿素配液/pH溶解浓度/纯度滴加体积/时间终蛋白/尿素浑浊/沉淀可溶回收单位质量荧光/参比
待填待填待填待填待填待填待填待填

11常见问题与排错

滴加立即浑浊:降低进入复性蛋白浓度、放慢滴加或独立筛选缓冲pH;保存失败记录。可溶但无荧光:查GFP变体成熟、尿素及仪器设置,不宣称功能已恢复。溶解失败:检查包涵体纯度与溶解液,不能无限加热或补还原剂。

12参考资料

旧来源:网络手册物理167–168、174–175页;短版12–13页。现代核对:EMBL PEPCF,Protein purification,Insoluble proteins/inclusion bodies小节,查阅2026-11-02;核对洗涤、8 M尿素/6 M盐酸胍、澄清及透析/稀释复性且须目标特异优化。本文以不依赖二硫键的GFP受限小试替代旧文未给复性液组成、直接复性48小时和0.01×PBS冻干的通用表述。

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做完最后一步,再核对原始记录。填写实际用量、起止时间与观察结果;遇到异常,先记录,再查看排错说明。