Polihistidin etiketi genellikle proteinlerin N- veya C- sonunda bulunan, en az 6 histidin (His) amino asidinden meydana gelen bir amino asit motifi. Aynı zamanda hekza histidin etiketi, 6xHis etiketi, His6 etiketi ve marka ismiyle His etiketi (EMD Biosciences tarafından literatüre sokulmuştur) olarak bilinir. Etiket Roche tarafından icat edilmiş olmasına rağmen Histidinlerin kullanımı ve vektörlerinin dağıtımı tarafından gerçekleştirilir. , , , , Macherey-Nagel, Clontech, ve diğer şirketler çeşitli histidin-etiketli protein saflaştırma kitlerini edinmeyi mümkün kılar. Etiketin bilimsel amaçlı kullanımı sınırsız iken ticari kullanıcılar Roche' ye telif hakkı ödemesi yapmak zorundadır. Orijinal patent 11 Şubat 2003' te sona erdi. Bundan dolayı şimdi kamu malı olarak ele alınmalıdır. Bazı etiket dizilerinin serbest ticari kullanımı serbesttir. Örneğin; MK(HQ)6 E. coli de güçlendirilmiş anlatımda ve etiket kaldırılmasında kullanılabilir. Etiketteki toplam His sayısı değişebilir. N- veya C-terminal his-etiketleri polihistidin etiketinin - tarafından- kaldırılmasını kolaylaştıracak müsait amino asit dizilerinin öncesinde veya sonrasında yer alabilir. Bu fazladan diziler His etiketi N-terminalden, kullanımı ile, kaldırıldığında önem ifade etmezler. Bunun da ötesinde, endoproteaz temelli etiket kaldırılma yönteminin kullanımında spesifik olmayan kesimlere ortaya çıkar. Ekzopeptidazlar bu sorunun ortadan kalkmasına sağlayabilir. Polihistidin-etiketler genellikle genetik olarak değiştirilmiş olan proteinler ve afinite saflaştırması için tercih edilir.
Prensip

Genelde, proteinler az ya da çok yüzeylerinde metal iyonlarını koordine edebilme yeteneğine sahiptir ve bu koordinasyonun afinitesindeki farklılık kullanılarak kromatografi ile proteinleri birbirinden ayırmak mümkündür. Bu sabitlenmiş metal iyon afinite kromatografisi 1975' te ilan edilmiştir. Hemen ardına yapılan çalışmalar proteinleri oluşturan amino asitler arasında histidinin metal iyonları ile güçlü bağlar kurabildiği anlaşıldı. Yani, genetik mühendisliği ile proteinin sonuna birkaç histidin eklenirse proteinin metal iyonlarına karşı afinitesi kaile alınır biçimde yükselir ve bu afinite kullanılarak genetik olarak modifiye edilmiş hedef protein saflaştırılabilir, temel fikir budur. His etiketine sahip protein pH 8 veya daha bazik durumlarda yüzeye sabitlenmiş olan nikel gibi bir taşıyıcı ile etkileştiğinde, histidin metal iyonları ile etkileşir ve taşıyıcıya bağlanır. Diğer proteinler ya bağlanmayıp ya da çok zayıf bir şekilde bağlandığından taşıyıcı uygun tampon çözelti ile yıkandığında bunlardan kurtulunmuş olunur. Sonra ise imidazol veya benzeri madde taşıyıcıdan ayırarak proteinleri yüksek saflıkta elde etmek mümkündür.
Uygulamada seçim
Taşıyıcı
Ni - NTA (nikel - nitrilotriasetik asit) gibi çeşitli ürünler piyasada mevcuttur. Kolonun içinde paketlidir ve santrifüj ve bir test tübünde manyetik ayrım ile kombine edilebilir.
Metal iyonları
Mtal iyonlarının afiniteleri bakır, nikel çinko ve kobalt sırasınca azalır. Nikel genel amaçlar için sıkça tercih edilirken kobalt ise saflaştırmanın saflığı azaltılmak istendiğinde tercih edilir.
Eleme metodu
Taşıyıcıdan His etiketli proteini ayrımak için birçok metot vardır ve amaca göre seçim yapılabilir. Proteinlerin denturasyonundan kaçınmak için imidazol kullanımı iyi bir seçenek olarak ele alınır.
Analoglar ile rekabet
Bir bileşik hisitidine benzer bir yapıya sahipse ve ortamda bolca mevcutsa proteinler ile arasında metal iyonlarına bağlanmak için bir rekabet oluşur. ve proteinler taşıyıcıdan ayrılır. Bu kimyasallardan biri imidazoldur. İmidazol histidinin yan zincirini oluşturan bileşiktir. Genelde 150mM veya daha fazla konsantrasyonda kullanılır. Bazı koşullarda ise histidin (proteinin yapısından bağımsız bir şekilde yalnız amino asit olarak) veya histamin aynı amaçla kullanılabilir.
pH' de düşüş
pH düştüğünde histidin protonlanır ve taşıyıcıdan ayrılır çünkü metal iyonu ile artık koordine olamaz.
Metal iyonlarından ayırma
Güçlü bir şelator ajanı eklendiğinde, protein taşıyıcıdan düşer çünkü taşıyıcıdaki sabitlenmiş metal iyonları kaybedilir. Bu amaçla EDTA bir hayli yaygın kullanılır.
Uygulamalar
Protein saflaştırma
Polihistidin-etiketleri sıklıkla E. Coli' de ve diğer prokaryotik anlatım sistemlerinde, anlatımı gerçekleştirilmiş polihistidin-etiketli rekombinant proteinlerin afinite saflaştırması için kullanılır. Bakteri hücreleri santrifüj edilir ve elde edilen hücre peletleri ya fiziksel ya da detejanlar ve enzimler(lizozim gibi) veya bunların kombinasyonu ile lize edilir. Bu adımda lizat rekombinant proteinlerin yanında aynı zamanda bakteriyal hosttan gelen proteinleri de içerir. Karışım divalent nikel veya kobalt iyonlarının bağlı olarak bulunduğu afinite rezininde bekletilir. Afinite rezininin farklı çeşitleri ticari olarak mevcuttur. Nikel ve kobalt benzer özelliklere sahiptir, ikisi de 4. periyod geçiş metallerine komşudur. Rezin genelde /. Rezin bir şelator (Nikel için (Ni-IDA) ve (Ni-NTA), kobalt için ise (Co-CMA)) ile işlev kazanır. Şelator polihistidin-etikete mikromolar afinite ile bağlanır. Ardından nikel veya kobalta sipesifik olarak bağlanmamış olan proteinleri kaldırmak amaçlı rezin fosfat tamponu yıkanır. Nikel temelli yöntemlerde, yıkamanın verimini arttırmak amacı ile tampona 20 mM (genelde 150-300 mM imidazolde proteinler elenmiş olur) ilave edilir. Genelde nikel kullanan rezinler daha yüksek bağlanma kapasitesine sahip olurken kobalt temelli rezinler yüksek saflık vadeder. Proteinin saflığı ve miktarı SDS-PAGE veya Western blot ile öğrenilebilir. []
Polihistidin etiketi kullanılarak yapılan afinite saflaştırmaları, rekombinant protein prokaryot bir organizmadan elde edilmiş ise, saf protein eldesi ile sonuçlanır. Sonraki adımdaki yapılacak uygulamaya(protein ilişkilerinin çalışılması için protein komplekslerinin izolasyonu, mantar veya diğer yüksek ökaryot organizmalardan yapılacak saflaştırmalar gibi) göre değişmekle beraber -saflığı yükseltmek amaçlı iki etiket kullanan- ihtiyaç duyulabilir. Alternatif olarak, nikel iyonları yerine kobalt iyonları sabitlenmiş rezini kullanan tek-adımda saflaştırma yöntemi saflıkta önemli ölçüde yükselme sağlarken his-etiketli proteinlerin elenmesinde kullanılan imidazol miktarını da düşürür.
Polihistidin-etiketleme çalışma prensibi gereğince proteinlere sadece ve sadece birincil yapısına bağlı olarak etkir. Bundan dolayı denature edici koşullarda bulunan rekombinant proteinlerin saflaştırılması için bir seçenek haline gelir. Örneğin, yoğun bir biçimde bir içerme kesinde eksprese olan ve çözünür olarak elde edilemeyen rekombinant proteinler bile üre veya guanidin hidroklorür ile denaturasyon ile saflaştırılabilir. Bunun gibi denature edici durumlarda histidin bağlanması imidazol bağlanması yerine pH kullanılarak titre edilir. Yüksek pH' da histidin nikel veya kobalta bağlanabilirken düşük pH' da (kobalt için ~6, nikel ~4) bağlanma gerçekleşmeş çünkü histidin protone olur. ve antikor saflaştırılmasının uygulanması için proteinin katlanmış halde olmasını gerekir. Diğer yandan, His etiketi diğer etiketlere göre toplanmaya ve çözünürlüğünü kaybetmeye daha çok eğilimlidir.
Polihistidin-etiket sütunun bazı proteinleri safsızlık olarak barındırır. Bu safsızlıklardan biri yaklaşık 25kDa ağırlığındaki FKBP-tipi peptidil prolil izomerazdır (SlyD). Sıklıkla, safsızlıklardan kurtulmak için ya ikinci bir kromatografik teknik kullanılır veya rekombinant proteinin anlatımı SlyD- yoksunu bir E.koli sujunda gerçekleştirilir. Başka bir çözüm ise kobalt rezinin SlyD' ye (E. coli) karşı afinitesinin daha düşük olması sebebi ile tercih edilmesidir, bazı durumlarda faydalı olduğu belirtilmiştir.
Bir polihistidin etiketine sahip protein ile iki etikete sahip proteinin birbirinden ayrımı
Farklı sayıda polihistidin etiketine sahip proteinler nikel afinite rezininde farklı olarak elenirler. Bir hekzahistidin etiketine sahip proteinler 75 mM imidazol ile Ni-NTA rezinde elenirler. İki etikete sahip olanlar ise elenmek için 100 mM imidazole ihtiyaç duyar[]. Bu adım adım eleme spesifik bir karışımdan protein parçalarının izolasyonunda kullanılabilir. Mesela tanımlanmış heteromultimerler (AA ve BB homodimerlerini içeren bir karışımdan,eğer sadece B polihistidin etiketine sahip ise, AB heterodimerinin izolesi gibi). bu şekilde izole edilebilir. Benzeri bir yaklaşım monovalent streptavidin izolasyonunda da kullanılır.
Bağlanma tahlili
Polihistidin-etiketleme, çekme-itme tahlili ile aynı biçimde protein-protein etkileşimlerini belirlemek için kullanılabilir. Ancak bu teknik-bu iş için- daha az hassas olarak ele alınır ve fazlaca titizlik isteyen bölümlerinden dolayı kullanıcıyı sınırlar. Örneğin; indirgen koşullar kullanılamaz, bu da EDTA ve birçok çeşit deterjanın kullanımının mümkün olmadığı anlamına gelir. yeni gelişmeler EDTA ve birçok kimyasalın kullanımın bu yöntemde kullanımının yolunu açtı ve böyle taraf-spesifik etiketlerin kullanımı ile ilişkili direkt ölçümleri büyük oranda kolaylaştırdı.[]
Floresan etiketler
Hekzahistadin CyDye etiketleri geliştirilmiştir. Bunlar floroforlara bağlı EDTA ile ile kovalent koordinasyonda olan nikeli kullanır, polihistidin-etiket bağlandığında boyanma gerçekleşir. Bu tekniğin protein trafiğini ve göçünü takipte etkili olduğu açıklanmıştır. Yeni gelişmeler bu tekniğin Floresans Rezonans Enerji Transferi yardımı ile uzaklık ölçümünde etkili olabileceğini gösterdi.
Florohistidin etiketler
Poliflorohistidin etiket in vitro translasyon sistemlerinde kullanım için raporlanmıştır. Bu sistemde, bir genişletilmiş genetik kod kullanılır. Bu kodda histidin yerine 4-florohistidin kullanılır. Florlanmış analog, histidin-tRNA ligazın gevşemiş subsrat spesifitesi ile, peptitlere dahil olur ve etiketin toplam pKa değerinin düşmesine sebep olur. Bu durum poliflorohistidin etiketli peptidlerin -geleneksel polihistidin etiketlerinin komplex karışımı varlığında- yıkama tamponlarının pH' ı değiştirilerek seçici zenginleştirilmesine izin verir.
Polihistidin-etiketlerin eklenmesi

En yaygın polihistidin etiketler 6 histidinden ibarettir. Metiyonini takip edecek şekilde ilgili proteini kodlayan genin N-terminusuna eklenir ve hemen durma kodonundan önce sona erer. His etiketinin hangi terminusa ekleneceği temel olarak proteinin karakteristiğine ve etiketi kaldırmada kullanılacak olan metoda bağlıdır. Bazı uçlar proteinin hidrofobik çekirdeğine gömülüdür ve bu gömülü kısımlar proteinin işlevselliği veya yapısı için önem ifade eder. Bu durmlarda seçenekler sadece diğer uç ile sınırlıdır. Buna ilave olarak çoğu ekzopeptidazlar sadece N ucundan etiket kaldırabilir. C ucundan etiket kaldırmak ise başka metodlar gerektirir. Yöntem seçiminde bilgisayar simulasyonlarını(moleküler dinamik ile) hesaba katmak seçenekler arasında seçim yapmak için önemlidir. Örneğin; His etiketi sindirilmek zorunda mı yoksa N- veya C ucuna göre modifiye mi edilmeli ikileminde bilgisayar simulasyonları seçim konusunda yardımcı olabilir.
Polihistidinleri eklemenin iki yolu vardır. En kolayı proteini kodlayan DNA parçasını His etiketi kodlayan vektöre entegre etmektir. Diğer seçenek ise başlama kodonuna veya durma kodonuna yanına tekrar eden histidin kodlayan kodonlar (CAT veya CAC) barındıran ile PCR yapmaktır.[]

Tanılama
Polihistidin etiketi,anti-polihistidin-etiketli antikorları kullanımı veya alternatif olarak metal iyonları taşıyan floresan problar ile jelde boyama(SDS-PAGE) ile proteinleri tanılamak için kullanılabilir. Bu , ELISA, Western blot ve diğer immüno-analitik metodlarda kullanışlı olabilir.[]
Sabitleme
Polihistidin etiketi proteinlerin bir yüzeye sabitlenmesinde başarılı biçimde kullanılabilir. Bu yüzey nikel veya kobalt kaplı mikrotiter tabak veya bir protein sırası(array) olabilir.[]
Benzer etiketler
HQ etiketi
Histidin ve glutamin birbirine alternatif olabilen etiketlerdir (HQHQHQ).
HN etiketi
Histidine and asparajin birbirine değişerek devam ettiği peptid etiketleri (HNHNHNHNHNHN) mevcuttur ve proteinin yüzeyinde bulunması His etiketinde bulunmasından daha olağandır. Sabitlenmiş metal iyonlarına His etiketinden daha verimli bağlanır.
HAT etiketi
Bu peptit etiketi (KDHLIHNVHKEEHAHAHNK) tavuk laktat dehidrogenazdan türetilmiştir. His etiketi yük dağılımında sapma gösterirken bu etiket bu tür bir davranız sergilemez ve suda çözünür bir protein olma eğilimindedir. Histidinin düzeni His etiketinden olduğundan daha sterik hale gelir ve sabitlenmiş metal iyonuna daha verimli bağlanır.
Ayrıca bakınız
Kaynakça
- ^ Hochuli, E.; Bannwarth, W.; Döbeli, H.; Gentz, R.; Stüber, D. (1988). "Genetic Approach to Facilitate Purification of Recombinant Proteins with a Novel Metal Chelate Adsorbent". Bio/Technology. 6 (11). s. 13215. doi:10.1038/nbt1188-1321. 7229670.
- ^ Porath, J.; ve diğerleri. (1975). "Metal chelate affinity chromatography, a new approach to protein fractionation". Nature. 258 (5536). ss. 598-599. doi:10.1038/258598a0. (PMID) 1678.
- ^ Porath, J. (1992). "Immobilized metal ion affinity chromatography". Protein Expr. Purif. 3 (4). ss. 263-281. doi:10.1016/1046-5928(92)90001-D. (PMID) 1422221.
- ^ Hengen, Paul N (1995). "Purification of His-Tag fusion proteins from Escherichia coli". Trends in Biochemical Sciences. 20 (7). ss. 285-6. doi:10.1016/S0968-0004(00)89045-3. (PMID) 7667882.
- ^ Gavin, Anne-Claude; Bösche, Markus; Krause, Roland; Grandi, Paola; Marzioch, Martina; Bauer, Andreas; Schultz, Jörg; Rick, Jens M.; Michon, Anne-Marie; Cruciat, Cristina-Maria; Remor, Marita; Höfert, Christian; Schelder, Malgorzata; Brajenovic, Miro; Ruffner, Heinz; Merino, Alejandro; Klein, Karin; Hudak, Manuela; Dickson, David; Rudi, Tatjana; Gnau, Volker; Bauch, Angela; Bastuck, Sonja; Huhse, Bettina; Leutwein, Christina; Heurtier, Marie-Anne; Copley, Richard R.; Edelmann, Angela; Querfurth, Erich; Rybin, Vladimir (2002). "Functional organization of the yeast proteome by systematic analysis of protein complexes". Nature. 415 (6868). ss. 141-7. Bibcode:2002Natur.415..141G. doi:10.1038/415141a. (PMID) 11805826.
- ^ Andersen, Kasper R.; Leksa, Nina C.; Schwartz, Thomas U. (2013). "Optimized E. coli expression strain LOBSTR eliminates common contaminants from His-tag purification". Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics. 81 (11). ss. 1857-61. doi:10.1002/prot.24364. (PMC) 4086167 $2. (PMID) 23852738.
- ^ Chen, Xuguang; Nomani, Alireza; Patel, Niket; Hatefi, Arash (2017). "Production of low-expressing recombinant cationic biopolymers with high purity". Protein Expression and Purification. Cilt 134. ss. 11-17. doi:10.1016/j.pep.2017.03.012. (PMC) 5479735 $2. (PMID) 28315745.
- ^ Howarth, Mark; Chinnapen, Daniel J-F; Gerrow, Kimberly; Dorrestein, Pieter C; Grandy, Melanie R; Kelleher, Neil L; El-Husseini, Alaa; Ting, Alice Y (2006). "A monovalent streptavidin with a single femtomolar biotin binding site". Nature Methods. 3 (4). ss. 267-73. doi:10.1038/nmeth861. (PMC) 2576293 $2. (PMID) 16554831.
- ^ Zhao, Chunxia; Hellman, Lance M.; Zhan, Xin; Bowman, Willis S.; Whiteheart, Sidney W.; Fried, Michael G. (2010). "Hexahistidine-tag-specific optical probes for analyses of proteins and their interactions". Analytical Biochemistry. 399 (2). ss. 237-45. doi:10.1016/j.ab.2009.12.028. (PMC) 2832190 $2. (PMID) 20036207.
- ^ Ring, Christine M.; Iqbal, Emil S.; Hacker, David E.; Hartman, Matthew C. T.; Cropp, T. Ashton (31 Mayıs 2017). "Genetic incorporation of 4-fluorohistidine into peptides enables selective affinity purification". Organic & Biomolecular Chemistry (İngilizce). 15 (21). ss. 4536-4539. doi:10.1039/C7OB00844A. ISSN 1477-0539. 25 Temmuz 2018 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 25 Temmuz 2018.
- ^ Mendoza-Llerenas, Edgar Omar; Pérez, David Javier; Gómez-Sandoval, Zeferino; Escalante-Minakata, Pilar; Ibarra-Junquera, Vrani; Razo-Hernández, Rodrigo Said; Capozzi, Vittorio; Russo, Pasquale; Spano, Giuseppe; Fiocco, Daniela; Osuna-Castro, Juan Alberto; Moreno, Abel (2016). "Lactobacillus plantarum WCFS1 β-Fructosidase: Evidence for an Open Funnel-Like Channel Through the Catalytic Domain with Importance for the Substrate Selectivity". Applied Biochemistry and Biotechnology. 180 (6). ss. 1056-1075. doi:10.1007/s12010-016-2152-2. (PMID) 27295039.
- ^ ABD patent 7.176.298
- ^ Cħaga, G.; ve diğerleri. (1999). "Natural poly-histidine affinity tag for purification of recombinant proteins on cobalt(II)-carboxymethylaspartate crosslinked agarose". J. Chromatogr. A. 864 (2). ss. 247-256. doi:10.1016/S0021-9673(99)01008-0.
Dış bağlantılar
- Ni - NTA affinity column 13 Mayıs 2015 tarihinde Wayback Machine sitesinde .(Protein Science Society Archive # 019/ Japonca makale)
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
Polihistidin etiketi genellikle proteinlerin N veya C sonunda bulunan en az 6 histidin His amino asidinden meydana gelen bir amino asit motifi Ayni zamanda hekza histidin etiketi 6xHis etiketi His6 etiketi ve marka ismiyle His etiketi EMD Biosciences tarafindan literature sokulmustur olarak bilinir Etiket Roche tarafindan icat edilmis olmasina ragmen Histidinlerin kullanimi ve vektorlerinin dagitimi tarafindan gerceklestirilir Macherey Nagel Clontech ve diger sirketler cesitli histidin etiketli protein saflastirma kitlerini edinmeyi mumkun kilar Etiketin bilimsel amacli kullanimi sinirsiz iken ticari kullanicilar Roche ye telif hakki odemesi yapmak zorundadir Orijinal patent 11 Subat 2003 te sona erdi Bundan dolayi simdi kamu mali olarak ele alinmalidir Bazi etiket dizilerinin serbest ticari kullanimi serbesttir Ornegin MK HQ 6 E coli de guclendirilmis anlatimda ve etiket kaldirilmasinda kullanilabilir Etiketteki toplam His sayisi degisebilir N veya C terminal his etiketleri polihistidin etiketinin tarafindan kaldirilmasini kolaylastiracak musait amino asit dizilerinin oncesinde veya sonrasinda yer alabilir Bu fazladan diziler His etiketi N terminalden kullanimi ile kaldirildiginda onem ifade etmezler Bunun da otesinde endoproteaz temelli etiket kaldirilma yonteminin kullaniminda spesifik olmayan kesimlere ortaya cikar Ekzopeptidazlar bu sorunun ortadan kalkmasina saglayabilir Polihistidin etiketler genellikle genetik olarak degistirilmis olan proteinler ve afinite saflastirmasi icin tercih edilir PrensipNi NTA H2O 2 nin Nikel nitrilotriasetik asit kompleksi yapisinin 3 tane X isini goruntusu Genelde proteinler az ya da cok yuzeylerinde metal iyonlarini koordine edebilme yetenegine sahiptir ve bu koordinasyonun afinitesindeki farklilik kullanilarak kromatografi ile proteinleri birbirinden ayirmak mumkundur Bu sabitlenmis metal iyon afinite kromatografisi 1975 te ilan edilmistir Hemen ardina yapilan calismalar proteinleri olusturan amino asitler arasinda histidinin metal iyonlari ile guclu baglar kurabildigi anlasildi Yani genetik muhendisligi ile proteinin sonuna birkac histidin eklenirse proteinin metal iyonlarina karsi afinitesi kaile alinir bicimde yukselir ve bu afinite kullanilarak genetik olarak modifiye edilmis hedef protein saflastirilabilir temel fikir budur His etiketine sahip protein pH 8 veya daha bazik durumlarda yuzeye sabitlenmis olan nikel gibi bir tasiyici ile etkilestiginde histidin metal iyonlari ile etkilesir ve tasiyiciya baglanir Diger proteinler ya baglanmayip ya da cok zayif bir sekilde baglandigindan tasiyici uygun tampon cozelti ile yikandiginda bunlardan kurtulunmus olunur Sonra ise imidazol veya benzeri madde tasiyicidan ayirarak proteinleri yuksek saflikta elde etmek mumkundur Uygulamada secim Tasiyici Ni NTA nikel nitrilotriasetik asit gibi cesitli urunler piyasada mevcuttur Kolonun icinde paketlidir ve santrifuj ve bir test tubunde manyetik ayrim ile kombine edilebilir Metal iyonlari Mtal iyonlarinin afiniteleri bakir nikel cinko ve kobalt sirasinca azalir Nikel genel amaclar icin sikca tercih edilirken kobalt ise saflastirmanin safligi azaltilmak istendiginde tercih edilir Eleme metodu Tasiyicidan His etiketli proteini ayrimak icin bircok metot vardir ve amaca gore secim yapilabilir Proteinlerin denturasyonundan kacinmak icin imidazol kullanimi iyi bir secenek olarak ele alinir Analoglar ile rekabet Bir bilesik hisitidine benzer bir yapiya sahipse ve ortamda bolca mevcutsa proteinler ile arasinda metal iyonlarina baglanmak icin bir rekabet olusur ve proteinler tasiyicidan ayrilir Bu kimyasallardan biri imidazoldur Imidazol histidinin yan zincirini olusturan bilesiktir Genelde 150mM veya daha fazla konsantrasyonda kullanilir Bazi kosullarda ise histidin proteinin yapisindan bagimsiz bir sekilde yalniz amino asit olarak veya histamin ayni amacla kullanilabilir pH de dusus pH dustugunde histidin protonlanir ve tasiyicidan ayrilir cunku metal iyonu ile artik koordine olamaz Metal iyonlarindan ayirma Guclu bir selator ajani eklendiginde protein tasiyicidan duser cunku tasiyicidaki sabitlenmis metal iyonlari kaybedilir Bu amacla EDTA bir hayli yaygin kullanilir UygulamalarProtein saflastirma Polihistidin etiketleri siklikla E Coli de ve diger prokaryotik anlatim sistemlerinde anlatimi gerceklestirilmis polihistidin etiketli rekombinant proteinlerin afinite saflastirmasi icin kullanilir Bakteri hucreleri santrifuj edilir ve elde edilen hucre peletleri ya fiziksel ya da detejanlar ve enzimler lizozim gibi veya bunlarin kombinasyonu ile lize edilir Bu adimda lizat rekombinant proteinlerin yaninda ayni zamanda bakteriyal hosttan gelen proteinleri de icerir Karisim divalent nikel veya kobalt iyonlarinin bagli olarak bulundugu afinite rezininde bekletilir Afinite rezininin farkli cesitleri ticari olarak mevcuttur Nikel ve kobalt benzer ozelliklere sahiptir ikisi de 4 periyod gecis metallerine komsudur Rezin genelde Rezin bir selator Nikel icin Ni IDA ve Ni NTA kobalt icin ise Co CMA ile islev kazanir Selator polihistidin etikete mikromolar afinite ile baglanir Ardindan nikel veya kobalta sipesifik olarak baglanmamis olan proteinleri kaldirmak amacli rezin fosfat tamponu yikanir Nikel temelli yontemlerde yikamanin verimini arttirmak amaci ile tampona 20 mM genelde 150 300 mM imidazolde proteinler elenmis olur ilave edilir Genelde nikel kullanan rezinler daha yuksek baglanma kapasitesine sahip olurken kobalt temelli rezinler yuksek saflik vadeder Proteinin safligi ve miktari SDS PAGE veya Western blot ile ogrenilebilir kaynak belirtilmeli Polihistidin etiketi kullanilarak yapilan afinite saflastirmalari rekombinant protein prokaryot bir organizmadan elde edilmis ise saf protein eldesi ile sonuclanir Sonraki adimdaki yapilacak uygulamaya protein iliskilerinin calisilmasi icin protein komplekslerinin izolasyonu mantar veya diger yuksek okaryot organizmalardan yapilacak saflastirmalar gibi gore degismekle beraber safligi yukseltmek amacli iki etiket kullanan ihtiyac duyulabilir Alternatif olarak nikel iyonlari yerine kobalt iyonlari sabitlenmis rezini kullanan tek adimda saflastirma yontemi saflikta onemli olcude yukselme saglarken his etiketli proteinlerin elenmesinde kullanilan imidazol miktarini da dusurur Polihistidin etiketleme calisma prensibi geregince proteinlere sadece ve sadece birincil yapisina bagli olarak etkir Bundan dolayi denature edici kosullarda bulunan rekombinant proteinlerin saflastirilmasi icin bir secenek haline gelir Ornegin yogun bir bicimde bir icerme kesinde eksprese olan ve cozunur olarak elde edilemeyen rekombinant proteinler bile ure veya guanidin hidroklorur ile denaturasyon ile saflastirilabilir Bunun gibi denature edici durumlarda histidin baglanmasi imidazol baglanmasi yerine pH kullanilarak titre edilir Yuksek pH da histidin nikel veya kobalta baglanabilirken dusuk pH da kobalt icin 6 nikel 4 baglanma gerceklesmes cunku histidin protone olur ve antikor saflastirilmasinin uygulanmasi icin proteinin katlanmis halde olmasini gerekir Diger yandan His etiketi diger etiketlere gore toplanmaya ve cozunurlugunu kaybetmeye daha cok egilimlidir Polihistidin etiket sutunun bazi proteinleri safsizlik olarak barindirir Bu safsizliklardan biri yaklasik 25kDa agirligindaki FKBP tipi peptidil prolil izomerazdir SlyD Siklikla safsizliklardan kurtulmak icin ya ikinci bir kromatografik teknik kullanilir veya rekombinant proteinin anlatimi SlyD yoksunu bir E koli sujunda gerceklestirilir Baska bir cozum ise kobalt rezinin SlyD ye E coli karsi afinitesinin daha dusuk olmasi sebebi ile tercih edilmesidir bazi durumlarda faydali oldugu belirtilmistir Bir polihistidin etiketine sahip protein ile iki etikete sahip proteinin birbirinden ayrimi Farkli sayida polihistidin etiketine sahip proteinler nikel afinite rezininde farkli olarak elenirler Bir hekzahistidin etiketine sahip proteinler 75 mM imidazol ile Ni NTA rezinde elenirler Iki etikete sahip olanlar ise elenmek icin 100 mM imidazole ihtiyac duyar kaynak belirtilmeli Bu adim adim eleme spesifik bir karisimdan protein parcalarinin izolasyonunda kullanilabilir Mesela tanimlanmis heteromultimerler AA ve BB homodimerlerini iceren bir karisimdan eger sadece B polihistidin etiketine sahip ise AB heterodimerinin izolesi gibi bu sekilde izole edilebilir Benzeri bir yaklasim monovalent streptavidin izolasyonunda da kullanilir Baglanma tahlili Polihistidin etiketleme cekme itme tahlili ile ayni bicimde protein protein etkilesimlerini belirlemek icin kullanilabilir Ancak bu teknik bu is icin daha az hassas olarak ele alinir ve fazlaca titizlik isteyen bolumlerinden dolayi kullaniciyi sinirlar Ornegin indirgen kosullar kullanilamaz bu da EDTA ve bircok cesit deterjanin kullaniminin mumkun olmadigi anlamina gelir yeni gelismeler EDTA ve bircok kimyasalin kullanimin bu yontemde kullaniminin yolunu acti ve boyle taraf spesifik etiketlerin kullanimi ile iliskili direkt olcumleri buyuk oranda kolaylastirdi kaynak belirtilmeli Floresan etiketler Hekzahistadin CyDye etiketleri gelistirilmistir Bunlar floroforlara bagli EDTA ile ile kovalent koordinasyonda olan nikeli kullanir polihistidin etiket baglandiginda boyanma gerceklesir Bu teknigin protein trafigini ve gocunu takipte etkili oldugu aciklanmistir Yeni gelismeler bu teknigin Floresans Rezonans Enerji Transferi yardimi ile uzaklik olcumunde etkili olabilecegini gosterdi Florohistidin etiketler Poliflorohistidin etiket in vitro translasyon sistemlerinde kullanim icin raporlanmistir Bu sistemde bir genisletilmis genetik kod kullanilir Bu kodda histidin yerine 4 florohistidin kullanilir Florlanmis analog histidin tRNA ligazin gevsemis subsrat spesifitesi ile peptitlere dahil olur ve etiketin toplam pKa degerinin dusmesine sebep olur Bu durum poliflorohistidin etiketli peptidlerin geleneksel polihistidin etiketlerinin komplex karisimi varliginda yikama tamponlarinin pH i degistirilerek secici zenginlestirilmesine izin verir Polihistidin etiketlerin eklenmesiPolihistidin etiketlerin eklenmesi A Ilgili proteini ureten DNA C terminusuna His etiketi kaynamis vektore eklenir Bu durumda His etiketi ile ilgili proteini kodlayan DNA komsu olmus olur ve birlikte transkribe olur B His etiketi ekli primerler ile yapilacak olan PCR reaksiyonu sonucunda genin N terminusuna ekli His etiketleri elde edilmis olur En yaygin polihistidin etiketler 6 histidinden ibarettir Metiyonini takip edecek sekilde ilgili proteini kodlayan genin N terminusuna eklenir ve hemen durma kodonundan once sona erer His etiketinin hangi terminusa eklenecegi temel olarak proteinin karakteristigine ve etiketi kaldirmada kullanilacak olan metoda baglidir Bazi uclar proteinin hidrofobik cekirdegine gomuludur ve bu gomulu kisimlar proteinin islevselligi veya yapisi icin onem ifade eder Bu durmlarda secenekler sadece diger uc ile sinirlidir Buna ilave olarak cogu ekzopeptidazlar sadece N ucundan etiket kaldirabilir C ucundan etiket kaldirmak ise baska metodlar gerektirir Yontem seciminde bilgisayar simulasyonlarini molekuler dinamik ile hesaba katmak secenekler arasinda secim yapmak icin onemlidir Ornegin His etiketi sindirilmek zorunda mi yoksa N veya C ucuna gore modifiye mi edilmeli ikileminde bilgisayar simulasyonlari secim konusunda yardimci olabilir Polihistidinleri eklemenin iki yolu vardir En kolayi proteini kodlayan DNA parcasini His etiketi kodlayan vektore entegre etmektir Diger secenek ise baslama kodonuna veya durma kodonuna yanina tekrar eden histidin kodlayan kodonlar CAT veya CAC barindiran ile PCR yapmaktir kaynak belirtilmeli PCR kullanarak 6xHis etiketi eklemek icin hazirlannmis primer ornegi 6 adet histidini kodlayan 18 baz basalama veya durma kodonlarinin hemen yanina eklenir His etiketine bitisik halde ilgili gene spesifik en az 16 baza ihtiyac vardir 6 his etiketi ile proteine 1kDa molekuler agirlik eklenmis olur Not Genelde protein ve His etiketi arasina bir baglayici gly gly gly veya gly ser gly gibi konur Bu baglayici ile His etiketinin etiketli proteinin aktivitesini etkilemesi engellemnis olur kaynak belirtilmeli TanilamaPolihistidin etiketi anti polihistidin etiketli antikorlari kullanimi veya alternatif olarak metal iyonlari tasiyan floresan problar ile jelde boyama SDS PAGE ile proteinleri tanilamak icin kullanilabilir Bu ELISA Western blot ve diger immuno analitik metodlarda kullanisli olabilir kaynak belirtilmeli SabitlemePolihistidin etiketi proteinlerin bir yuzeye sabitlenmesinde basarili bicimde kullanilabilir Bu yuzey nikel veya kobalt kapli mikrotiter tabak veya bir protein sirasi array olabilir kaynak belirtilmeli Benzer etiketlerHQ etiketi Histidin ve glutamin birbirine alternatif olabilen etiketlerdir HQHQHQ HN etiketi Histidine and asparajin birbirine degiserek devam ettigi peptid etiketleri HNHNHNHNHNHN mevcuttur ve proteinin yuzeyinde bulunmasi His etiketinde bulunmasindan daha olagandir Sabitlenmis metal iyonlarina His etiketinden daha verimli baglanir HAT etiketi Bu peptit etiketi KDHLIHNVHKEEHAHAHNK tavuk laktat dehidrogenazdan turetilmistir His etiketi yuk dagiliminda sapma gosterirken bu etiket bu tur bir davraniz sergilemez ve suda cozunur bir protein olma egilimindedir Histidinin duzeni His etiketinden oldugundan daha sterik hale gelir ve sabitlenmis metal iyonuna daha verimli baglanir Ayrica bakinizKaynakca Hochuli E Bannwarth W Dobeli H Gentz R Stuber D 1988 Genetic Approach to Facilitate Purification of Recombinant Proteins with a Novel Metal Chelate Adsorbent Bio Technology 6 11 s 13215 doi 10 1038 nbt1188 1321 7229670 Porath J ve digerleri 1975 Metal chelate affinity chromatography a new approach to protein fractionation Nature 258 5536 ss 598 599 doi 10 1038 258598a0 PMID 1678 KB1 bakim Digerlerinin yanlis kullanimi link Porath J 1992 Immobilized metal ion affinity chromatography Protein Expr Purif 3 4 ss 263 281 doi 10 1016 1046 5928 92 90001 D PMID 1422221 Hengen Paul N 1995 Purification of His Tag fusion proteins from Escherichia coli Trends in Biochemical Sciences 20 7 ss 285 6 doi 10 1016 S0968 0004 00 89045 3 PMID 7667882 Gavin Anne Claude Bosche Markus Krause Roland Grandi Paola Marzioch Martina Bauer Andreas Schultz Jorg Rick Jens M Michon Anne Marie Cruciat Cristina Maria Remor Marita Hofert Christian Schelder Malgorzata Brajenovic Miro Ruffner Heinz Merino Alejandro Klein Karin Hudak Manuela Dickson David Rudi Tatjana Gnau Volker Bauch Angela Bastuck Sonja Huhse Bettina Leutwein Christina Heurtier Marie Anne Copley Richard R Edelmann Angela Querfurth Erich Rybin Vladimir 2002 Functional organization of the yeast proteome by systematic analysis of protein complexes Nature 415 6868 ss 141 7 Bibcode 2002Natur 415 141G doi 10 1038 415141a PMID 11805826 Andersen Kasper R Leksa Nina C Schwartz Thomas U 2013 Optimized E coli expression strain LOBSTR eliminates common contaminants from His tag purification Proteins Structure Function and Bioinformatics 81 11 ss 1857 61 doi 10 1002 prot 24364 PMC 4086167 2 PMID 23852738 Chen Xuguang Nomani Alireza Patel Niket Hatefi Arash 2017 Production of low expressing recombinant cationic biopolymers with high purity Protein Expression and Purification Cilt 134 ss 11 17 doi 10 1016 j pep 2017 03 012 PMC 5479735 2 PMID 28315745 Howarth Mark Chinnapen Daniel J F Gerrow Kimberly Dorrestein Pieter C Grandy Melanie R Kelleher Neil L El Husseini Alaa Ting Alice Y 2006 A monovalent streptavidin with a single femtomolar biotin binding site Nature Methods 3 4 ss 267 73 doi 10 1038 nmeth861 PMC 2576293 2 PMID 16554831 Zhao Chunxia Hellman Lance M Zhan Xin Bowman Willis S Whiteheart Sidney W Fried Michael G 2010 Hexahistidine tag specific optical probes for analyses of proteins and their interactions Analytical Biochemistry 399 2 ss 237 45 doi 10 1016 j ab 2009 12 028 PMC 2832190 2 PMID 20036207 Ring Christine M Iqbal Emil S Hacker David E Hartman Matthew C T Cropp T Ashton 31 Mayis 2017 Genetic incorporation of 4 fluorohistidine into peptides enables selective affinity purification Organic amp Biomolecular Chemistry Ingilizce 15 21 ss 4536 4539 doi 10 1039 C7OB00844A ISSN 1477 0539 25 Temmuz 2018 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 25 Temmuz 2018 Mendoza Llerenas Edgar Omar Perez David Javier Gomez Sandoval Zeferino Escalante Minakata Pilar Ibarra Junquera Vrani Razo Hernandez Rodrigo Said Capozzi Vittorio Russo Pasquale Spano Giuseppe Fiocco Daniela Osuna Castro Juan Alberto Moreno Abel 2016 Lactobacillus plantarum WCFS1 b Fructosidase Evidence for an Open Funnel Like Channel Through the Catalytic Domain with Importance for the Substrate Selectivity Applied Biochemistry and Biotechnology 180 6 ss 1056 1075 doi 10 1007 s12010 016 2152 2 PMID 27295039 ABD patent 7 176 298 Cħaga G ve digerleri 1999 Natural poly histidine affinity tag for purification of recombinant proteins on cobalt II carboxymethylaspartate crosslinked agarose J Chromatogr A 864 2 ss 247 256 doi 10 1016 S0021 9673 99 01008 0 KB1 bakim Digerlerinin yanlis kullanimi link Dis baglantilarNi NTA affinity column 13 Mayis 2015 tarihinde Wayback Machine sitesinde Protein Science Society Archive 019 Japonca makale