蛋白純化系(xi)統是壹(yi)個(ge)復雜而精細(xi)的(de)過程，它涉及多(duo)個(ge)原(yuan)理、技(ji)術(shu)和挑(tiao)戰(zhan)。以(yi)下是對(dui)這些方(fang)面的(de)詳細(xi)探討(tao)：
壹、原(yuan)理
蛋白(bai)純化系(xi)統主要(yao)基於以下三(san)種原(yuan)理進行(xing)分離純化：
分子篩(shai)層析(xi)(也稱(cheng)凝(ning)膠過(guo)濾(lv)層析(xi))：
原(yuan)理：利用凝(ning)膠的(de)分子篩(shai)性(xing)質，通過(guo)柱層析(xi)方(fang)法(fa)將相(xiang)對分子質量不(bu)同(tong)的(de)蛋白(bai)質分離。小(xiao)分子蛋白(bai)質(zhi)可以(yi)進(jin)入凝(ning)膠顆(ke)粒的(de)孔(kong)隙(xi)中(zhong)，而大(da)分子蛋白(bai)質(zhi)則(ze)被排除(chu)在外(wai)，從而實現按(an)分子大小(xiao)的(de)分離。
應用(yong)：適(shi)用於根據蛋(dan)白(bai)質(zhi)分子量大小(xiao)進(jin)行(xing)初步(bu)分離的(de)場景。
親(qin)和層析(xi)：
原(yuan)理：利用親(qin)和能(neng)力不(bu)同(tong)，將(jiang)與(yu)配基特異性(xing)結合的(de)蛋白(bai)質吸附(fu)固定在層析(xi)柱中(zhong)，再(zai)通過(guo)改變(bian)緩(huan)沖(chong)液(ye)的(de)離子強(qiang)度(du)和pH值或(huo)者更(geng)強(qiang)的(de)配體(ti)結合溶液(ye)將(jiang)結合的(de)蛋白(bai)質洗脫(tuo)下(xia)來(lai)。
應用(yong)：常(chang)用(yong)於高選(xuan)擇(ze)性地(di)從復雜混合物中(zhong)純化出(chu)目(mu)標蛋(dan)白(bai)，如(ru)利用抗(kang)體(ti)、核酸(suan)或(huo)小分子等特異性(xing)配體(ti)與(yu)目(mu)標蛋(dan)白(bai)結合進行(xing)分離。
離子交換(huan)層析(xi)：
原(yuan)理：根據(ju)樣品(pin)表(biao)面(mian)電(dian)荷(he)不(bu)同(tong)進(jin)行(xing)分離純化的(de)技(ji)術(shu)。帶(dai)電的(de)蛋白(bai)質根據其(qi)電荷(he)性質與(yu)帶(dai)有相(xiang)反電荷的(de)層析(xi)介(jie)質(zhi)相互作(zuo)用(yong)，通過(guo)改變(bian)緩(huan)沖(chong)液(ye)的(de)鹽(yan)濃度(du)或(huo)pH值，可以(yi)逐(zhu)步洗脫(tuo)不(bu)同(tong)電(dian)荷(he)的(de)蛋白(bai)質。
應用(yong)：適(shi)合任何帶(dai)電(dian)生(sheng)物分子的(de)初步(bu)純化，可除(chu)去(qu)雜質並(bing)提(ti)純。
二(er)、技(ji)術(shu)
蛋(dan)白純化技(ji)術(shu)涵(han)蓋(gai)了從細(xi)胞裂(lie)解到最終(zhong)純化產品(pin)的(de)全(quan)過(guo)程，主(zhu)要(yao)技(ji)術(shu)包(bao)括：
細(xi)胞裂(lie)解：將(jiang)細(xi)胞破(po)碎，釋放出(chu)細(xi)胞內的(de)蛋白(bai)質。
粗(cu)分離：通過(guo)離心(xin)等方法(fa)去(qu)除(chu)細(xi)胞碎片和不(bu)溶性(xing)成分，得(de)到含有目(mu)標蛋(dan)白(bai)的(de)粗(cu)提(ti)物(wu)。
精細(xi)純化：利用各(ge)種層析(xi)技(ji)術(shu)，如(ru)分子篩(shai)層析(xi)、親(qin)和層析(xi)和離子交換(huan)層析(xi)等，根據蛋(dan)白質的(de)物理和化學特性(xing)，逐步(bu)提(ti)高(gao)蛋白的(de)純度(du)。
此(ci)外(wai)，還有壹(yi)些特(te)定的(de)純化技(ji)術(shu)，如(ru)疏水相互作(zuo)用(yong)層析(xi)和蛋白質標簽(qian)純化技(ji)術(shu)等。疏水相(xiang)互作(zuo)用(yong)層析(xi)基於蛋白質(zhi)疏(shu)水(shui)性差(cha)異進(jin)行(xing)分離，而蛋(dan)白(bai)質(zhi)標簽(qian)純化技(ji)術(shu)則(ze)利用融(rong)合到目(mu)標蛋(dan)白(bai)上的(de)特定標簽(qian)進行(xing)純化。
三(san)、挑(tiao)戰(zhan)
在蛋(dan)白(bai)純化過(guo)程中(zhong)，研(yan)究人(ren)員(yuan)面(mian)臨(lin)多個(ge)挑(tiao)戰(zhan)：
蛋(dan)白質還(hai)原(yuan)：蛋白(bai)質包含多個(ge)二(er)硫(liu)鍵(jian)，正(zheng)確的(de)二(er)硫(liu)鍵(jian)配對(dui)對蛋(dan)白質(zhi)結構(gou)和活(huo)性至(zhi)關(guan)重要(yao)。但(dan)在細(xi)胞培(pei)養(yang)的(de)復雜氧化還原(yuan)環境中(zhong)，二(er)硫(liu)鍵(jian)斷裂(lie)很(hen)容(rong)易發生(sheng)，影響(xiang)蛋白(bai)質(zhi)的(de)穩定性(xing)和活(huo)性。
蛋(dan)白質(zhi)捕獲：對(dui)於復雜融合蛋白(bai)、無標簽(qian)重組蛋白和疫(yi)苗等，其(qi)捕獲方(fang)法(fa)可能(neng)會有顯著差(cha)異，這取(qu)決於每種蛋白(bai)的(de)屬(shu)性。因(yin)此，選(xuan)擇(ze)合適(shi)的(de)捕獲方(fang)法(fa)和親和樹脂至(zhi)關(guan)重要(yao)。
去(qu)除(chu)雜質：在純化過(guo)程中(zhong)，需要去(qu)除(chu)各(ge)種雜質，如(ru)宿主細(xi)胞蛋(dan)白(HCPs)、核酸(suan)、多糖等。這些雜質的(de)存在可能(neng)影響(xiang)蛋白(bai)質(zhi)的(de)純度(du)和活(huo)性。
維(wei)持(chi)蛋(dan)白(bai)質穩定性(xing)：在純化過(guo)程中(zhong)，需要保(bao)持(chi)蛋白質的(de)穩定性(xing)，避免其(qi)發生(sheng)降(jiang)解(jie)、聚(ju)集或(huo)變(bian)性(xing)。這要(yao)求(qiu)研究(jiu)人員在純化條件(jian)的(de)選(xuan)擇(ze)和優化上付(fu)出(chu)更多(duo)努力。
成本效益：在滿(man)足高純度(du)要(yao)求(qiu)的(de)同(tong)時(shi)，還(hai)需要考(kao)慮成本效益問(wen)題。如(ru)何降(jiang)低(di)純化成本、提(ti)高(gao)產量和回收率(lv)，是(shi)研(yan)究(jiu)人(ren)員面臨的(de)重要(yao)挑(tiao)戰(zhan)。
綜(zong)上所(suo)述，蛋(dan)白(bai)純化系(xi)統涉及多(duo)個(ge)原(yuan)理、技(ji)術(shu)和挑(tiao)戰(zhan)。為(wei)了獲得(de)高(gao)純度(du)、高(gao)活(huo)性和高產量的(de)蛋白(bai)質產品(pin)，研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)需要不(bu)斷探索和優化純化策略和技(ji)術(shu)手(shou)段(duan)。
