Un système de purification de protéines à haut débit économique et polyvalent à l’aide d’un adaptateur de plaque multicolonne

Les techniques de purification des protéines pour atteindre des quantités milligrammes de protéines purifiées sont impératives pour leur caractérisation et leur analyse, en particulier pour les méthodes biophysiques telles que la RMN. La purification des protéines est également centrale dans d’autres domaines d’étude tels que les processus de découverte de médicaments et les études d’interaction protéine-protéine; cependant, atteindre de telles quantités de protéines pures peut devenir un goulot d’étranglement pour ces techniques^1,2,3. La principale méthode de purification des protéines est la chromatographie, qui comprend une variété de méthodes qui reposent sur les caractéristiques individuelles des protéines et leurs étiquettes. En chromatographie d’affinité, les protéines ont un motif protéique ou peptidique supplémentaire qui fonctionne comme une étiquette qui a une affinité pour un certain substrat sur la résine de chromatographie^4. La méthode d’affinité la plus courante est la chromatographie d’affinité métallique immobilisée (IMAC) utilisant des protéines marquées par His, tandis qu’une autre méthode populaire est la chromatographie par échange d’ions qui sépare les protéines en fonction de leur charge. Pour une pureté plus élevée, une combinaison de chromatographie d’affinité et d’échange d’ions est fréquemment utilisée ensemble, nécessitant généralement un équipement de laboratoire coûteux pour un débit élevé.

L’ère évolutive de la protéomique fonctionnelle alimente la demande de techniques à haut débit pour purifier non pas des protéines singulières pour une analyse spécifique, mais un grand nombre de protéines simultanément pour une analyse complète et des études à l’échelle du génome⁵. La chromatographie d’affinité métallique immobilisée (IMAC) est l’une des méthodes les plus utilisées pour la purification des protéines à haut débit^6,7 mais ses systèmes automatisés sont coûteux et inabordables pour les petits laboratoires^8. Les solutions de rechange plus abordables à base de plaques qui sont actuellement disponibles utilisent l’utilisation d’équipement de laboratoire accessible, comme le vide. Bien que ces méthodes réussissent à améliorer la vitesse de purification, elles ne peuvent atteindre une purification à haut débit qu’à plus petite échelle, ne produisant que des protéines de l’ordre du microgramme. Ces limitations signifient que les plaques filtrantes de 96 puits préemballées (par exemple, de GE Healthcare, qui appartient maintenant à Cytiva) ne peuvent pas être utilisées avant les techniques biophysiques⁹. La chromatographie gravitationnelle est la méthode de purification la plus rentable; cependant, la configuration de plusieurs colonnes est peu pratique et peut être sujette à des erreurs pour plusieurs protéines.

Un adaptateur de plaque multicolonne (MCPA) a été développé et éprouvé pour exécuter avec succès et commodément des colonnes de chromatographie d’affinité parallèle à la fois pour purifier les domaines SH3 de levure his-tagged^10. Le MCPA offre une méthode de purification à haut débit rentable qui ne dépend pas d’instruments coûteux. Sa conception flexible peut purifier efficacement les milligrammes de protéines par de multiples colonnes de chromatographie d’affinité sous gravité ou collecteur sous vide. En outre, le type de résine, le volume et d’autres paramètres peuvent être ajustés pour chaque colonne individuelle pour une optimisation plus rapide. Cette étude démontre que la chromatographie par échange d’ions par le MCPA peut être utilisée en conjonction avec la chromatographie d’affinité par le MCPA pour améliorer la purification du domaine Abp1 SH3. De plus, jusqu’à 24 protéines différentes peuvent être séparées en parallèle à l’aide de ces méthodes.