重组蛋白是运用基因重组技术，获得的具有一定功能和活性的蛋白质。随着生物药物开发、重组蛋白表达技术被广泛应用于生命科学和医学等研究领域，低成本、短周期、高纯度活性蛋白的需求量也与日俱增。相比于天然蛋白，重组蛋白更适用于科学研究领域，是生物药、细胞免疫治疗及IVD试剂研发生产中不可或缺的关键生物试剂。

四大蛋白表达系统

• 大肠杆菌表达系统（E. coli Expression System）在基因表达技术中发展最早，是目前应用最广泛的原核蛋白表达系统。大肠杆菌是表达小分子细胞质蛋白或结构域的首选宿主，具有遗传背景清楚，生产时间短，成本低，易于放大生产等优点。
• 毕赤酵母表达系统（Pichia Pastoris Expression System）是一种最经济高效的真核蛋白表达系统，可以对多数蛋白进行翻译后修饰，能够制备非常接近于天然蛋白的蛋白原料。
• 昆虫杆状病毒表达系统（Baculovirus Expression Vector System）是科研和工业常用的真核表达系统之一，可以容纳较大的外源片段插入，并且通过该表达系统表达的蛋白，具有完整的生物学功能。
• 哺乳动物细胞表达系统（Mammalian Cell Expression System）表达的重组蛋白，天然结构完整，生物活性接近于天然蛋白质，因此在生物制药领域应用广泛。

蛋白纯化策略

为了研究某一个蛋白质的结构和功能，首先应该将目标蛋白质从细胞裂解液的全部组分中分离出来，同时需要保留目标蛋白的生物学活性及化学完整性。不同蛋白质的氨基酸序列及空间结构不同，导致其在物理、化学、生物学等性质上存在差异，利用待分离蛋白质与其它蛋白质性质上的差异，即可以设计出一套合理的蛋白纯化方案。

蛋白纯化方法

纯化蛋白的方法主要可以分为三类：沉淀、离心和层析。

• 盐析沉淀是在蛋白质水溶液中加入中性盐，随着盐浓度增大而使蛋白质沉淀出来的方法。等电点沉淀是利用蛋白质在等电点时溶解度最低而不同蛋白质又具有不同等电点的特点进行分离的方法。有机溶剂沉淀是利用与水互溶的有机溶剂使蛋白质在水中的溶解度显著降低而沉淀的方法。
• 速率区带离心是根据颗粒在介质中的沉降速度不同来分离试样的方法。差速离心是逐渐提高离心速度来分离不同大小的细胞器的方法。
• 疏水相互影响层析是利用蛋白质表面的疏水部位和固定相上的疏水基团的结合来分离不同蛋白质的方法。凝胶层析是利用混合物随流动性相流过配有凝胶固定不动相的层析柱时速度不一致而分离的方法。上述方法由于存在特异性低、纯化蛋白纯度不高和活性低等缺点，在实际生产中用的频次比较低。应用较多的纯化方法是层析法中的亲和层析和离子交换层析。

亲和层析是利用固定相的结合特性来分离不同分子的方法。当含有被分离物质的混合物随着流动相流经层析柱时，亲和吸附剂上的配基就有选择地吸附能与其结合的物质，而其他的蛋白质及杂质未被吸附，从层析柱中流出。

离子交换层析是一种以离子交换树脂或化学键合离子交换剂为固定相，利用被分离组分离子交换能力的差别或选择性系数的差别而实现分离的方法。当一定量的溶液通过交换柱时，由于溶液中的离子不断被交换而浓度逐渐减少，因此也可以全部被交换而吸附在交换剂上。融合的蛋白质能够根据逐渐提升过柱液中的含盐量或者提升过柱液的pH值过柱出来。

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参考文献：

Labrou NE. Protein purification: an overview. Methods Mol Biol. 2014;1129:3-10. doi: 10.1007/978-1-62703-977-2_1.