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[선택가이드] 다양한 종류의 tag를 이용한 단백질 생산 및 정제

단백질 특성을 확인하는 가장 간단한 방법은 항체를 이용하는 것이다. 항체는 단백질의 양과 변화를 확인하거나, 세포 내 위치의 결정, 전사 후 변형 혹은 다른 단백질과의 상호작용을 확인하는 등에 사용될 수 있다. 하지만, 항체는 다양한 단백질에 적용이 불가하고, 살아있는 세포나 조직 내에서의 단백질 확인이 어렵다는 한계가 있다.

단백질 tagging은 이러한 항체를 대신하여 단백질의 특성을 확인할 수 있으며, 살아있는 세포나 조직 등에서도 활용할 수 있다. 목적 유전자와 함께 tag를 cloning함으로써 단백질과 함께 발현되어, 이를 이용해 목적 단백질을 검출하거나 추출할 수 있다. 이러한 단백질 tag는 his- (polyhistidine), FLAG- (DYKDDDDK), GST-, Myc-tags 등 다양한 종류로 사용할 수 있다.

[Application]
대부분의 단백질 tag는 단백질 정제뿐 아니라, Western blotting, ELISAs, immunohistochemistry (IHC), immunocytochemistry (ICC), 형광 강도 측정, ChIP-seq 등과 같은 기술을 이용한 단백질 검출에도 사용될 수 있다. 특정 tag는 숙주 세포에 치명적인 단백질 발현이나, 발현된 단백질이 분해되는 것을 방지하는 등의 기능을 가져, 기존의 단백질 발현에서 발생할 수 있는 문제를 해결하는데 유용하게 사용할 수 있다 (Li 2011). 또한, 일부 tag는 목적 단백질을 세포 내 특정 위치에 존재하게 하거나, GST tag 와 같이 단백질 가용성를 증가시키는데 사용할 수 있다.

단백질 tag는 주로 단백질을 특이적으로 검출하는 항체가 없을 때, 정제를 위해 사용한다. 단백질 발현 벡터 시스템을 이용하여 his (polyhistidine), FLAG (DYKDDDDK), GST, Myc와 같은 tag를 목적 단백질과 함께 발현시키고, tag를 특이적으로 검출할 수 있는 affinity resin 혹은 antibody-linked beads 등을 이용해 목적 단백질을 정제한다.

[다양한 종류의 tag]

His tag - The most versatile tag for protein purification

Myc tag - A small, immunoreactive tag

HA tag - unlikely to interfere with the function of your protein

GST tag - Binds with high affinity and specificity

FLAG tag - A common, well-characterized hydrophilic tag

특징	가장 일반적으로 사용되는 affinity tag 6*HN tag (12 amino acid)와 같은 형태로, N-/C-terminus 위치 Ni²⁺, Co²⁺와 같은 금속과 결합 His-tagged 단백질은 imidazole 혹은 low-pH 버퍼를 이용해 회수 가능
이럴 때, 사용하세요!	작은 tag를 이용해 단백질 기능에 미치는 영향을 최소화하고자 하는 경우 세포 대사에 미치는 영향이 적고, 높은 단백질 발현을 원하는 경우 낮은 비용으로, 높은 수율의 혹은 대용량의 정제를 원하는 경우 변성, 비변성 상태에서의 단백질 정제가 필요한 경우 단백질 기능 유지를 위해 중성 상태의 회수 용액을 사용해야 하는 경우 단백질 간 혹은 핵산과 단백질의 상호작용을 분석하는 경우
다른 tag를 고려하세요!	샘플 내에 다른 금속이나 EDTA와 같은 chelating agent가 포함된 경우 Imidazole buffer를 이용하여 회수한 단백질을 crystallography 혹은 NMR과 같은 실험에 사용하는 경우 고농도의 환원제(DTT)가 필요한 경우 Metalloprotein을 정제하는 경우

목적	제품명	Code
발현	pET Express & Purify Kit-His60	631431
정제	Capturem™ His-Tagged Purification Miniprep Kit	635710
	His60 Ni Superflow Resin	635659
	TALON Metal Affinity Resin	635501
검출	6xHis mAb-HRP Conjugate	631210
검출	6xHN Polyclonal Antibody	631213

특징	co-IP & western blots의 사용에 이상적 작은 peptide tag (11 amino acids)로, N-/C-terminus 혹은 단백질 내부 위치 Myc-tagged 단백질은 low pH 혹은 샘플과 동일한 버퍼로 회수 가능 c-Myc Monoclonal Antibody와 결합 적용 - Bacteria, yeast, mammalian, Baculovirus-infected insect cell
이럴 때, 사용하세요!	작은 tag를 이용해 단백질 기능에 미치는 영향을 최소화하고자 하는 경우 세포 대사에 미치는 영향이 적고, 높은 단백질 발현을 원하는 경우 실험 목적이 Co-immunoprecipitation, western blot, flow cytometry인 경우 Mammalian 세포 내 단백질 분포를 확인하고자 하는 경우
다른 tag를 고려하세요!	낮은 비용으로, 높은 수율의 혹은 대용량으로 정제를 원하는 경우 낮은 pH 조건에서 단백질 손상이나 기능 이상이 염려되는 경우 안정도, 보관 시기가 중요한 단백질이거나, 재사용이 필요한 경우

목적	제품명	Code
발현	pCMV-Myc Vector Set	635689
발현	pEF1alpha-Myc Vector	631991
정제	c-Myc Monoclonal Antibody-Agarose Beads	631208
검출	c-Myc Monoclonal Antibody	631204
검출	Magnetic Myc Immunoprecipitation Kit	635698

특징	co-IP & western blots의 사용에 이상적 작은 peptide tag (9 amino acids)로, N-/C-terminus 혹은 단백질 내부 위치 HA Tag Polyclonal Antibody와 결합 적용 - Bacteria, yeast, mammalian, Baculovirus-infected insect cell
이럴 때, 사용하세요!	작은 tag를 이용해 단백질 기능에 미치는 영향을 최소화하고자 하는 경우 세포 대사에 미치는 영향이 적고, 높은 단백질 발현을 원하는 경우 실험 목적이 Co-immunoprecipitation, western blot, flow cytometry인 경우 Mammalian 세포 내 단백질 분포를 확인하고자 하는 경우
다른 tag를 고려하세요!	Affinity tag를 이용한 단백질 정제를 원하는 경우

특징	Glutathione S-transferase, 큰 크기의 26 kDa protein tag N-/C-terminus 위치 Glutathione와 결합하며, 회수 시 reduced glutathione 사용 적용 - Bacteria, yeast, mammalian, Baculovirus-infected insect cell
이럴 때, 사용하세요!	적은 비용으로, affinity를 이용한 정제를 원하는 경우 Tag 제거가 필수인 실험을 목적으로 하는 경우 세포 내부에서의 protease로 인한 단백질 분해를 방지하고자 하는 경우 단백질 가용성을 증가시키기 위해 tag를 이용하는 경우 단백질 간 혹은 핵산과 단백질의 상호작용을 분석하는 경우 면역학적 연구 혹은 백신 연구를 위한 항체에 tag하고자 하는 경우
다른 tag를 고려하세요!	작은 tag를 이용해 단백질 기능에 미치는 영향을 최소화하고자 하는 경우 세포 대사에 미치는 영향이 적고, 높은 단백질 발현을 원하는 경우 Homodimeric protein tag가 적합하지 않은 경우 Oligomeric protein의 회수를 원하는 경우 변성 상태에서의 정제 과정이 필요한 경우 단백질이 elution buffer의 영향을 받을 수 있는 disulfides를 포함하는 경우

특징	작은 peptide tag (8 amino acids, DYKDDDDK)로, N-/C-terminus 위치 Anti-DYKDDDDK Antibody와 결합 FLAG-tagged 단백질은 low pH 혹은 샘플과 동일한 버퍼로 회수 가능 적용 - Bacteria, yeast, mammalian, B aculovirus-infected insect cell
이럴 때, 사용하세요!	작은 tag를 이용해 단백질 기능에 미치는 영향을 최소화하고자 하는 경우 세포 대사에 미치는 영향이 적고, 높은 단백질 발현을 원하는 경우 친수성 혹은 강한 특이적 결합 성질을 이용해야 하는 경우 수율이 다소 낮더라도, 높은 순도의 정제가 필요한 경우 실험 목적이 Co-immunoprecipitation, western blot, flow cytometry인 경우 Mammalian 세포 내 단백질의 위치를 확인하고자 하는 경우
다른 tag를 고려하세요!	낮은 비용으로, 높은 수율의 혹은 대용량으로 정제를 원하는 경우 낮은 pH 조건에서 단백질 손상, 기능 이상이 염려되는 경우 단백질 정제 시 안정도, 보관 시기가 중요하거나, 재사용이 필요한 경우