链霉亲和素(streptavidin,SA)是与亲和素(avidin,AV)有相似生物学特性的一种蛋白质,是streptomyces avidinii菌的分泌物,其分子量及结合生物素的能力与鸡蛋清中的亲和素相似,等电点6.0,非特异性结合远比亲和素低。
一、链霉亲和素的特性
1.结构特性:链霉亲和素是一种由链霉菌 Streptomyces Avidinii 分泌的四聚体蛋白,每个分子质量约为 66 千道尔顿,单个肽链含有 159 个氨基酸残基,总分子量约 16,450。其分子由四条相同的肽链构成,富含甘氨酸和丙氨酸,并包含结合生物素的关键色氨酸残基,呈微酸性,等电点约为 6.0,且不含糖基修饰。
2.结合特性:链霉亲和素与生物素之间具有极强的非共价结合能力,结合常数高,是抗原抗体间结合常数的 1 万倍以上,能够高度特异性地结合,且这种结合不受温度、有机溶剂等极端因素的影响。1 分子链霉亲和素可以结合 4 分子生物素,形成的复合物稳定性极强,解离常数位于 10⁻¹⁴mol/L 数量级。
3.稳定性:链霉亲和素具有较高的热稳定性和对极端 pH、变性剂及酶降解的抵抗力,在各种实验条件下,甚至经过蛋白水解酶处理后,其核心部分仍能维持完整的生物素结合能力.
免疫原性:链霉亲和素的非特异性结合明显低于亲和素,免疫原性低,在生物体内使用时,不容易引发机体的免疫反应。
二、链霉亲和素在生物技术中的应用
1.免疫检测:
酶联免疫吸附测定(ELISA):链霉亲和素常与辣根过氧化物酶、碱性磷酸酶等酶类偶联,形成链霉亲和素-酶复合物,用于 ELISA 检测。通过生物素与链霉亲和素的特异性结合,可放大检测信号,提高检测的灵敏度,实现对低浓度抗原或抗体的检测。
免疫组化(IHC)和免疫荧光(IF):标记有荧光基团或酶的链霉亲和素可与生物素化的抗体结合,用于细胞或组织切片中抗原的定位和检测,帮助研究人员观察和分析细胞或组织的结构和功能,在诊断、研究等方面发挥重要作用。
流式细胞术:链霉亲和素可用于标记细胞表面的生物素化分子,通过流式细胞仪对细胞进行分类和分析,了解细胞表面标志物的表达情况,在细胞生物学研究和临床诊断中具有广的应用。
2.蛋白纯化:链霉亲和素可与琼脂糖等固相载体偶联,制成链霉亲和素亲和层析柱。当含有生物素标记蛋白的混合物通过层析柱时,生物素化的蛋白会特异性地与链霉亲和素结合,而其他杂质则被洗脱,从而实现蛋白的高效纯化。此外,链霉亲和素磁珠也被应用于蛋白质和多肽的纯化、除杂和分离,具有操作简便、高通量处理能力强等优点,可快速从复杂样品中捕获生物素化的目标蛋白。
3.核酸研究:
核酸杂交捕获:链霉亲和素可与生物素标记的核酸探针结合,用于捕获和检测目标核酸序列,在基因诊断、基因测序等领域具有重要应用,有助于提高核酸检测的特异性和灵敏度。
核酸纯化:基于链霉亲和素与生物素的特异性相互作用,可将链霉亲和素固定在磁珠或其他固相载体上,用于从生物样品中分离和纯化生物素标记的核酸,为分子生物学研究提供高质量的核酸样本。
4.生物传感器:链霉亲和素可作为生物传感器的识别元件,通过与生物素标记的目标分子特异性结合,引起传感器表面的物理或化学变化,从而触发信号转换器产生电信号进行检测。其高度的特异性和亲和力能够提高生物传感器的灵敏度和选择性,并且通过改变链霉亲和素的修饰方式和识别元件的种类,可以实现对不同生物分子的检测,拓宽了生物传感器的应用范围,可用于环境监测、临床诊断、食品安全等领域。
5.化合物递送与靶向Treatment :链霉亲和素可与生物素化的化合物或化合物载体结合,实现化合物的靶向递送。例如,载链霉亲和素化纳米粒复合水凝胶能够通过链霉亲和素与生物分子的特异性结合,将化合物包裹在纳米粒中,并靶向递送到tumour等作用部位,提高效果,降低化合物对正常组织的poison性和副作用。