Экономичная и универсальная высокопроизводительная система очистки белка с использованием многоколоночного пластинчатого адаптера

Методы очистки белков для достижения миллиграммовых количеств очищенных белков необходимы для их характеристики и анализа, особенно для биофизических методов, таких как ЯМР. Очистка белка также занимает центральное место в других областях исследований, таких как процессы открытия лекарств и исследования белково-белкового взаимодействия; однако достижение таких количеств чистого белка может стать узким местом для этих методик^1,2,3. Основным методом очистки белка является хроматография, которая включает в себя множество методов, которые опираются на индивидуальные особенности белков и их метки. В аффинной хроматографии белки имеют дополнительный белковый или пептидный мотив, который работает как метка, имея сродство к определенному субстрату на хроматографической смоле^4. Наиболее распространенным методом сродства является иммобилизованная аффинная хроматография металлов (IMAC) с использованием помеченных His белков, тогда как другим популярным методом является ионообменная хроматография, которая разделяет белки на основе их заряда. Для обеспечения высочайшей чистоты сочетание аффинной хроматографии и ионного обмена часто используется вместе, что обычно требует дорогостоящего лабораторного оборудования для высокой пропускной способности.

Развивающаяся эра функциональной протеомики подпитывает спрос на высокопроизводительные методы очистки не единичных белков для специфического анализа, а большого количества белков одновременно для всестороннего анализа и исследований генома^5. Иммобилизованная аффинная хроматография металлов (IMAC) является одним из наиболее широко используемых методов высокопроизводительной очистки белка^6,7, но ее автоматизированные системы являются дорогостоящими и недоступными для небольших лабораторий^8. Более доступные альтернативы на основе пластин, которые в настоящее время доступны, используют доступное лабораторное оборудование, такое как вакуум. Хотя эти методы успешны в улучшении скорости очистки, он может достичь высокой пропускной способности очистки только в меньших масштабах, давая только белок в диапазоне микрограммов. Эти ограничения означают, что предварительно упакованные 96 фильтрующие пластины (например, от GE Healthcare, в настоящее время принадлежащей Cytiva) не могут быть использованы до биофизических методов^9. Гравитационная хроматография является наиболее экономичным методом очистки; однако настройка нескольких столбцов неудобна и может быть подвержена ошибкам для нескольких белков.

Был разработан и доказано, что многоколонный пластинчатый адаптер (MCPA) успешно и удобно запускает параллельные сродственные хроматографические колонки одновременно для очистки помеченных His дрожжевых доменов SH3^10. MCPA предлагает экономичный высокопроизводительный метод очистки, который не зависит от дорогостоящих приборов. Его гибкая конструкция может эффективно очищать миллиграммы белка с помощью нескольких аффинных хроматографических колонок под действием силы тяжести или вакуума. Кроме того, тип смолы, объем и другие параметры могут быть скорректированы для каждого отдельного столбца для более быстрой оптимизации. Это исследование демонстрирует, что ионообменная хроматография MCPA может быть использована в сочетании с аффинной хроматографией MCPA для усиления очистки домена Abp1 SH3. Кроме того, с помощью этих методов можно параллельно разделить до 24 различных белков.