新年开工"打鸡血"？多年来你欠"鸡"太多！

转自「CST博士互助平台」微信公众号

每天拿着 ELISA 板时，你肯定不会发现这板东西跟早上的一套煎饼果子加个蛋有任何干系。每天抱着 IHC 湿盒的时候，你也不会觉得这盒东西跟中午食堂免费的蛋花汤有半毛钱关联。

但其实分子生物学实验中，鸡蛋——这种最常见且廉价的蛋白质来源，除了给实验猿们供应撸鼠提枪的能量和氨基酸之外，还曾因为它的特殊蛋白质构成，为分子生物学研究贡献了最为实用检测系统工具——亲和素 Avidin - 生物素 Biotin 检测系统！这下你对 “鸡” 和她的蛋刮目相看了吧？具体咋回事儿咧？我来给扒一扒！

——作者按

亲和素的发现

亲和素是美国著名的生物化学家 EsmondEmerson Snell（1914-2003）发现的。最初是因为有人观察到饲料中包含大量鸡蛋白的鸡会表现出缺乏生物素（Biotin，当时又叫 “维生素 H” ，后来统一归为 “维生素 B7” ）的现象 [1]。即便饲料中含有其他足够量的生物素成分，也仍会有类似现象出现[1]。这种现象当时被称为 “卵白障碍（eggwhite injury）”，可人们并不知道原因是啥。

一直从事微生物模型营养素研究的年轻生化学家 Snell 也对这个现象很感兴趣，就设计体外酵母实验，证明了鸡蛋白中的某组分能够强烈螯合生物素。接着 Snell 又跟同事分离鉴定出了这个能强烈结合生物素的蛋白，并证明其就是卵白障碍的主要原因 [2]。这个蛋白就是今天我们知道的——亲和素 Avidin。亲和素命名的原因也很直接：Avid - 词根表示贪婪的，-in 词根表示 Biotin，正说明了亲和素对生物素的强烈到贪婪结合作用。也就是因为这种强大的结合能力使得即便动物的饲料中有足够多的生物素，却还能被同时进食的蛋白里含有的亲和素所结合，最终导致了卵白障碍。

从 1941 亲和素的发现至今 70 多年来，亲和素（及其类似物，如链霉亲和素 Streptavidin 等）与生物素之间的相互作用得到了广泛的研究。二者之间解离常数高达约 10-15M [3] ，使其成为已知的最紧密的非共价键相互作用之一，这种几乎不可逆的结合使得该体系成为分子生物学和医学研究中非常有用的研究工具和检测体系。估计亲和素的发现者 Snell 也很难想象它的发现会为众多分子生物学方法开启新的大门吧！而后他开发的这种微生物检测方法也直接导致了叶酸和维生素 B6 等其他一些 B 族维生素的发现 [4]，因此 Snell 也被誉为 20 世纪最伟大的营养生物化学家之一。

为什么这么紧密？

要理解相互作用为什么这么紧密，就需要看看蛋白的结构了。链霉亲和素是目前亲和素应用最为广泛的类似物，在细菌 Streptomyces avidinii 中分离得到的。虽然其一级蛋白序列与亲和素仅有 30% 的一致性 [5]，但是二级和三级结构却高度趋同。单个链霉亲和素或亲和素分子能折叠成具有八条链结构的载脂蛋白四聚体，其中每个单体都是桶状的。

生物素在亲和素桶状单体结构的内部与之结合，二者形态上高度互补。疏水的生物素与亲和素桶状单体，通过疏水相互作用和氢键相互结合。若仅看亲和素单体的话，它结合的生物素会有一面暴露在外 [5]。但由于一个分子的亲和素能形成四聚体（四个桶状结构），四聚体中其他单体的组分能够将暴露在外的这一面生物素结合起来，从而将生物素几乎完全埋在桶状结构中 [5]。正由于结构上如此高度的互补才造就了生物素-亲和素之间的“已知的最紧密非共价相互作用力之一”。


图1：（链霉）亲和素是载脂蛋白桶状四聚体，图示为“四聚体”中的桶状单体。链霉亲和素：红色；亲和素：叠加为青色；桶内的生物素：棒状结构。[5]


图2：（链霉）亲和素是载脂蛋白桶状四聚体。（链霉）亲和素单体：红色；（链霉）亲和素四聚体中的另外三个单体：绿色；桶内的生物素：棒状结构。[5]

 

有啥用？

自古红蓝出 CP，就像做荧光的时候染了 PE 或 594 的时候，一定还会染 DAPI 一样。生物素和亲和素这对亲和纯化、检测界的 CP 已经遍布了分子生物学实验的各个角落。由于他们是结合最紧的 CP，所以一般实验里面会用到的高温、高盐、极端 pH 已经无法将他们拆开了。举个例子：如果要通过热失活的方法使生物素-亲和素的相互作用强度降低 90%，需要在 121℃ 保持 25 分钟，或者 154℃ 保持 2.5 分钟 [6]。

（链霉）亲和素和生物素可以各自被共价偶联在各种生物分子或者固相介质上，用于检测放大体系或者亲和纯化体系。比如链霉亲和素偶联 HRP（辣根过氧化物酶）用于 WB、ELISA、IHC 等实验的检测环节；或者链霉亲和素偶联琼脂糖珠用于 coIP 以及亲和纯化类实验。

以下列表为大家汇总了 CST 目前可以用于生物素结合的产品。除了链霉亲和素之外，CST 还能提供抗生物素的抗体。为实验猿们提供了除亲和素类蛋白之外的另外一种生物素分子结合模式。这也为大家做免疫共沉淀 - WB 等检测，提供了检测手段多样选择的便利性。其中 HRP 偶联的抗生物素抗体 #7075，已经被超过 50 篇文献明确引用（点击查看），远远高于其他同靶点抗体的引用数量。
 

既然这个相互作用这么给力，CST 为了大家检测方便，也将生物素直接偶联到了一些常用抗体上，目前产品列表已经超过了 120 个（点击查看），其中一些通用的二抗和标签抗体，大家可以参考下列表格：

如果你希望使用的 CST 一抗的生物素化抗体尚不在以上 120 多个产品列表中，没有对应现成产品，CST 也可以帮您做定制，如果您需要生物素化的 CST 一抗及其他修饰物偶联定制服务，请点击提交您的需求。

所以，每天在用生物素-链霉亲和素体系做实验的实验猿们，是不是应该在新年“打鸡血”的时候，向鸡这种伟大生物好好致个敬，保佑一年风调雨顺实验出data呢？

参考文献——见微信原文（点我）

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