包涵體蛋白的復性步驟主要包括裂解、洗滌、溶解、復性。
裂解
大腸桿菌經發酵後,表達的外源蛋白多以穩定的包涵體形式存在於細胞質中,將其提取出來方法多採用超聲破碎法,而由於超聲處理量的限制,生產工藝一般採用高壓均漿破碎,破碎後大腸桿菌的包涵體可採用離心收穫。
洗滌
包涵體常用的洗滌試劑為中性去垢劑和還原劑。包涵體中主要由重組蛋白組成,同時也含有一些外膜蛋白(Omp C、Omp F、Omp A)、16S 和 23S、5S的r RNA、質粒 DNA 和其它雜質。去除這些雜質,可採用去垢劑 Triton X-100、脫氧膽酸鹽和低濃度的變性劑等對包涵體充分洗滌。包涵體洗滌的潔淨程度,對於後續的純化步驟十分重要,包涵體純度高,可以大大降低後續的純化壓力。但是,變性劑尿素的使用應該注意的是大腸桿菌外膜蛋白Omp T(37 kD)在4~8 mol/L 尿素中具有蛋白水解酶活性,在包涵體的溶解和復性過程中會引起蛋白質的降解。
溶解
變性劑鹽酸胍/尿素是包涵體常用的溶解試劑,通常還會加入一些去汙劑(NLS、CTAB、SDS) 和還原劑(巰基乙醇、二硫蘇糖醇等)。它們通過改變蛋白質的結構,打開蛋白質肽鏈。由於包涵體是部分摺疊蛋白質聚集而成的具有天然或天然樣構象的二級結構。如在適合的條件下將其溶解變性,這些天然樣構象的二級結構將不被破壞而保留,這樣將更利於復性工藝中的蛋白質回收。部分學者認為,高濃度的變性劑(鹽酸胍等)能夠完全破壞掉蛋白質的天然結構。因此,要保留天然的二級結構必須採用溫和的溶解方法。例如,應用低濃度的尿素對包涵體進行溫和處理,可保留目標蛋白的少量二級結構。
包涵體的復性
復性是指在氧化還原的狀態下,去除溶液中的變性劑,使得無活性蛋白質恢復活性,重新獲得空間構象的過程。目前,已經有很多種方法用於體外復性,每一種復性方法都有其自身的應用特性。
傳統的復性方法如稀釋方法、透析法復性都存在效率低的問題。為了防止復性過程中聚集體的形成,復性蛋白質的終濃度一般控制在很低的水平,通常小於0.1 mg/ml,因此會帶來龐大的復性體積。
色譜法即柱上復性法是利用層析介質與蛋白質的特異性結合,在空間上隔開蛋白質分子,防止其在摺疊時相互接觸形成聚集體。層析復性可以提高蛋白質的終濃度,而且對目標蛋白具有純化作用。柱上復性有可能會失敗,不排除復性過程中蛋白質分子可能會形成聚集沉澱造成層析柱堵塞。