分享一篇发表在Nature communications上的文章“Protein purification with light via a genetically encoded azobenzene side chain”，本文的通讯作者是来自慕尼黑工业大学的Arne Skerra教授，其研究方向是蛋白质工程和设计。
亲和层析法在许多领域彻底改变了蛋白质纯化。常规的亲和层析进行蛋白纯化的方法是依赖于亲和标签（如His-tag，FLAG-tag等）。这些生物亲和层析洗脱的目标蛋白通常被配体、变性剂、洗涤剂或螯合剂污染，因此后续应用前必须经过一个额外的纯化步骤。本文作者使用一种具有光开关形状和结合特性的化学基团，偶氮苯，实现了仅通过适当波长的照明从色谱柱中特定地洗脱目标蛋白。
对苯偶氮-L-苯丙氨酸（Pap）是一种具有偶氮苯基团的非经典氨基酸。作者首先证明了Pap与其他偶氮苯类化合物一致，可以被特定的光异构化。在355nm的光下，反式Pap会几乎定量地转化为顺式Pap，且顺式pap具有很好的稳定性（t1/2=196h）。于是，作者研究了Pap和环糊精之间的相互作用。作者发现只有反式Pap会与α-环糊精形成紧密复合物，而顺式Pap则亲和力则非常低。
之后，作者使用琥珀终止密码子（TAG）抑制策略建立一种将Pap有效整合到重组蛋白中的遗传系统。然后作者就验证了该使用光纯化蛋白的技术。首先选择mScarlet和Azurin蛋白进行，验证了Pap掺入的蛋白会结合在α-环糊精色谱柱上，当355nm紫外照射后才能被洗脱下来。作者还用该方法分离了更具有挑战性的人类胱抑素，进行了偶氮标记的序列优化，最后还验证了偶氮标签在高通量以及抗体方面的应用。
总的来说，本文提出了一种通用的重组蛋白的亲和层析方法，该方法基于Pap偶氮苯的光异构化前后对α-环糊精的巨大结合力差异，可以实现在功能状态及天然缓冲条件下的光控纯化。由于α-CD基质对大多数细菌宿主细胞蛋白或细胞培养蛋白缺乏背景结合活性，该方法纯化蛋白的质量可与现有系统（如His6-tag或Strep-tag II）相媲美，甚至更好。
本文作者：YDP
责任编辑：WYQ
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-55212-y
文章引用：10.1038/s41467-024-55212-y
