Protein A磁珠, Protein G磁珠, Protein L磁珠, Protein A/G磁珠, Protein A/G/L磁珠的抗体结合能力比较-生物磁珠专家

Protein A磁珠, Protein G磁珠, Protein L磁珠, Protein A/G磁珠, Protein A/G/L磁珠的抗体结合能力比较

2018-4-22 18:54:23点击：

Protein A、Protein G、Protein L、Protein A/G和Protein A/G/L常被固定到磁珠上，用来亲和纯化免疫球蛋白，Magarose系列蛋白磁珠是纯化大多数免疫球蛋白的理想工具。不同的蛋白对不同来源的抗体亲和能力是有差异的，为便于用户了解和选择相应系列蛋白磁珠，下表列出了Protein A、Protein G、Protein L、Protein A/G和Protein A/G/L分别与不同免疫球蛋白的亲和能力。对于免疫球蛋白（Ig）抗体捕获磁珠，Protein A、G、L 以及 A/G、A/G/L 的核心区别并不是“谁的容量一定更高”，而是对不同抗体亚型、物种以及轻链类型的结合谱不同。

表1. Protein A、G、L 以及 A/G、A/G/L总体结合谱

磁珠类型	主要结合位点	典型结合对象	结合谱	推荐程度
Protein A	Fc区	人/兔 IgG 等	中等偏广	⭐⭐⭐⭐
Protein G	Fc区	人/鼠/兔等 IgG	通常比A更广	⭐⭐⭐⭐⭐
Protein L	κ轻链	含κ轻链抗体	不依赖Fc	⭐⭐⭐⭐
Protein A/G	Fc区	A和G均能结合的IgG	非常广	⭐⭐⭐⭐⭐
Protein A/G/L	Fc + κ轻链	大多数IgG及部分Fab/F(ab')₂	最广	⭐⭐⭐⭐⭐

这里需要特别注意：Protein L不是Protein A/G的简单“升级版”。Protein L主要识别抗体的 κ轻链，因此它能够结合某些不含完整Fc的抗体片段，而Protein A/G主要依赖Fc区域。

1. 蛋白 A (Protein A)
Protein A（SPA）是来源于**金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）的细胞壁表面蛋白，也是目前抗体纯化和免疫捕获中最经典的亲和配基之一；其核心特征是含有多个高度同源的 IgG-Fc结合结构域（E、D、A、B、C），这些结构域主要通过α-螺旋三束结构形成稳定的Fc结合界面，与哺乳动物的IgG结合，天然的Protein A，42kDa，含有四个Ig Fc结合位点，其中2个是有活性的，而用于纯化抗体的，一般是重组的protein A，含有4个Ig Fc区域结合位点。

蛋白A作为亲和配基被偶联到琼脂糖基质上即蛋白A琼脂糖（protein A agarose），可以特异性的和样品中的抗体分子结合，而使其他杂蛋白不结合，具有极高的选择性。1个蛋白A分子至少可以结合2个IgG。天然蛋白A 和重组的蛋白A对于IgG的Fc段有着相似的特异结合。但重组的蛋白A经改造后含有一个C末端半胱氨酸，可以单一位点偶联于琼脂糖上，降低了空间位阻，增加了与抗体的结合能力。蛋白A与IgG的结合强度很大成度上依赖于该抗体的种属和亚型，蛋白A琼脂糖常用于免疫沉淀鼠 IgG2a, IgG2b, IgA, 兔 IgG, 以及人的 IgG1, IgG2和IgG4几种抗体。

蛋白A结构

2. 蛋白G (Protein G)
Protein G（蛋白G）是抗体亲和纯化中与 Protein A 齐名的经典 Fc 结合配基。它来源于链球菌属（Streptococcus），能够通过特异性结构域结合免疫球蛋白的 Fc 区域，尤其适合捕获多种哺乳动物来源的 IgG。蛋白G分子量25kDa，为三型Fc受体。蛋白G可以与IgG的Fc 区域特异性结合，与Protein A相比对IgG具有更好的结合能力，血清蛋白结合水平更低，纯度更高，配基脱落也相对更低。天然 Protein G 是链球菌表面的免疫球蛋白结合蛋白。它除了具有 IgG-Fc 结合能力外，天然蛋白还具有其他结合功能；而商业化 Protein G 配基通常使用经过工程化的 Fc-binding domain，而不是完整天然蛋白。重组蛋白G已经除去了与白蛋白及细胞表面结合位点，减少了交叉反应和非特异性结合。因此，它比天然蛋白G和蛋白A有更大的亲和力。

蛋白G作为亲和配基被偶联到琼脂糖基质上即蛋白G琼脂糖（protein G agarose），可以特异性的和样品中的抗体分子结合，Protein G能结合所有的人和鼠的IGG抗体亚型，包括鼠的IGG1。Protein G也可以与小鼠的IGG2a和IGG2b结合，而Protein A则不能。

蛋白G结构

3. 蛋白 L (Protein L)

Protein L是一类来源于乳酸杆菌属（Peptostreptococcus /相关细菌）的免疫球蛋白结合蛋白，分子量36Kd；天然Protein L通常含有多个轻链结合结构域，而商业化的重组Protein L通常选用其中的功能结构域进行工程化。它最大的特点是：不需要抗体Fc区，也能结合抗体；其主要识别：Ig κ轻链的可变区（VL）附近结构。因为重链的任何部分都不会参与结合相互作用，蛋白L结合更宽范围的抗体类大于蛋白A或G蛋白L结合所有抗体类，包括IgG，IgM，IgA的，IgE和IgD的代表。尽管有很宽的结合范围内，蛋白质L不是一个通用的抗体结合蛋白。 L蛋白结合仅限于那些含有κ轻链的抗体，在人类和小鼠抗体，抗体分子除了包含κ轻链，其余有ι轻链。例如，它结合人VκI，VκIII和VκIV亚型但不结合VκII亚型。

蛋白L结构

4. 蛋白A/G （Protein A/G）

Protein A/G通常不是天然存在的一种独立蛋白，而是将 Protein A 和 Protein G 的 IgG-Fc 结合结构域进行人工重组/融合设计得到的双功能重组蛋白。
Protein A/G是什么？
Protein A：来源于金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus），天然含有多个 IgG-Fc 结合结构域。
Protein G：来源于链球菌（Streptococcus），具有 IgG-Fc 结合结构域。
Protein A/G：把 Protein A 和 Protein G 中具有功能的 Fc-binding domains 组合到同一个重组蛋白中，从而扩大对不同物种、不同 IgG 亚型的结合范围。
需要注意，不同供应商的 Protein A/G 并没有完全统一的结构。有些产品是 A 和 G 的多个结构域串联，有些则只选择其中具有较高亲和力的结构域。

蛋白A/G结构示意图

5. 蛋白A/G/L （Protein A/G/L）

Protein A/G/L 可以理解为一种把 Protein A、Protein G 和 Protein L 的抗体结合功能组合到同一个重组蛋白中的“超广谱抗体结合配基”。不过要特别强调：Protein A/G/L并不是一个天然存在、结构完全统一的蛋白；不同厂商的重组Protein A/G/L在结构域数量、排列和Linker设计上可能不同。也就是说，它实际上组合了两种不同的抗体识别机制：Protein A/G → 主要识别抗体 Fc；Protein L → 识别免疫球蛋白轻链，尤其是κ轻链相关结构。

蛋白A/G/L结构

表2. 蛋白识别区域简单对比

配基	主要识别区域	完整IgG	Fab	F(ab')₂	scFv
Protein A	Fc	★★★★★	—	—	—
Protein G	Fc	★★★★★	—	—	—
Protein L	κ轻链相关区域	★★★	★★★★★	★★★★★	★★★★
Protein A/G	Fc	★★★★★	—	—	—
Protein A/G/L	Fc + κ轻链	★★★★★	★★★★★*	★★★★★*	★★★★*

表3. 蛋白识别对象位点详细比较

		Protein A	Protein G	Protein L	Protein A/G	Protein A/G/L
Human	IgG	+++	+++	+++	+++	+++
	IgG1	++++	++++	++++	++++	++++
	IgG2	++++	++++	++++	++++	++++
	Ig3		+++	+++	+++	+++
	IgG4	++++	++++	++++	++++	++++
	IgA	+		+++	+	++++
	IgA1	+		+++	+	++++
	IgA2	+		+++	+	++++
	IgD			+++		++++
	IgE	++		+++	++	++++
	IgM	+		+++	+	++++
	Fab	+	+	+++	+	++++
	ScFv	+		+++	+	++++
Mouse	IgG	++	++	+++	+++	++++
	IgG1	+	++++	+++	+++	++++
	IgG2a	++++	++++	+++	++++	++++
	IgG2b	+++	+++	+++	+++	+++
	IgG3	++	+++	+++	+++	+++
	IgM			+++		+++
Rat	IgG	+	++	+++	++	+++
	IgG1		+	+++	++	+++
	IgG2a		++++	+++	+++	++++
	IgG2b		++	+++	+	+++
	IgG2c	++	++	+++	+++	+++
	IgG3	+	++	?	++	++
Horse	IgG	++	++++	?	++++	++++
	IgG(ab)	+		?	+	+
	IgG(c)	+		?	+	+
	IgG(T)		+++	?	+++	+++
Goat	IgG	++	+++		++++	++++
	IgG1	+	+++		+++	+++
	IgG2	+++	+++		+++	+++
Guinea-pig	IgG	+++	+	?	+++	+++
	IgG1	++	+	?	++	++
	IgG2	++	+	?	++	++
Sheep	IgG	+	++		+++	+++
	IgG1	+	++		+++	+++
	IgG2	+++	+++		+++	+++
Cow	IgG	+	+++		+++	+++
	IgG1	+	+++		+++	+++
	IgG1	++	+++		+++	+++
Rabbit	IgG	+++	+++	+	+++	+++
Cat	IgG	+++	+	?	+	+++
Dog	IgG	++	+	?	+++	+++
Pig	IgG	+++	++	+++	+++	+++
Chicken	IgY
Monkey	IgG	++++	++++	?	++++	++++
Hamster	IgG	+	++	+++	++	++
Koala	IgG		+	?	+	+
Llama	IgG		+	?	+	+
Donkey	IgG	++	+++	?	+++	+++

注：数据条长度表示Protein系列蛋白和抗体的相对结合强度；Protein L仅和具有Kappa轻链的上述抗体结合；？代表无数据支持，不明结合能力。

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