亲和色谱通过利用配体(固定在固定相上)和流动相中的目标分子之间的高度特异性、可逆的生物相互作用来实现分离。该技术提供了无与伦比的选择性,通常一步即可实现 1000 倍或更高的纯化系数。相互作用的强度通过解离常数 K_d 来测量,成功的亲和纯化通常需要 K_d 在 10 -4 至 10 -10 M 范围内。
配体通过间隔臂共价固定在支持基质上,从而减少配体和靶标之间的空间位阻。常见的配体包括抗体(用于免疫亲和层析)、凝集素(用于糖蛋白纯化)、酶抑制剂(用于酶分离)和金属离子,例如Ni²⁺或Co²⁺(用于固定化金属亲和层析,IMAC)。支持基质必须具有化学稳定性、亲水性,以最大限度地减少非特异性结合,并以具有受控孔隙率的珠子形式提供。 琼脂糖(例如 Sepharose 4B)是最广泛使用的支持物,通常进行交联以提高机械强度。
亲和分离分三个阶段进行。 结合:在有利于复合物形成的条件(优化的 pH、离子强度和温度)下上样样品。 洗涤:使用保留配体-靶标相互作用的缓冲液去除未结合和弱结合的污染物。 洗脱:通过破坏相互作用来释放靶标,通常使用三种方法之一。 竞争性洗脱 用高浓度的游离配体或结构类似物置换靶标。 pH 变化 改变结合残基的电离状态(例如,甘氨酸-HCl,pH 2.5)。 离子强度变化会破坏静电相互作用(例如,氯化钠梯度)。必须仔细优化洗脱条件以维持目标的生物活性。
亲和层析在蛋白质纯化中是不可或缺的。 [使用 IMAC 进行 His 标签纯化](/guides/his-tag-imac-purification.html)是最广泛使用的方法:重组蛋白上的多组氨酸标签(通常为 6×His)与 Ni²⁺-NTA 琼脂糖结合,并用咪唑洗脱。 GST 标签纯化 使用谷胱甘肽-琼脂糖捕获谷胱甘肽 S-转移酶融合蛋白。 [使用 Protein A 或 Protein G 琼脂糖进行抗体纯化](/guides/protein-ag-purification.html)是免疫学研究的基石,可从血清或杂交瘤培养上清液中产生高纯度的 IgG。除了蛋白质之外,亲和层析还用于酶分离(糖蛋白的凝集素亲和力,脱氢酶的 NAD⁺-琼脂糖)和使用寡聚 dT 纤维素捕获 mRNA 的核酸纯化。