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实验室设备整体解決方案
2022-04-27
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——打造蛋白质研究整体解決方案


自從1990年科學家啓動了人類基因組測序項目,並于2003年4月14日完成了這項工作,至此,人類跨入了蛋白質時代。

我們都知道,蛋白質廣泛存在于生物界,蛋白質作爲生命活動的物質承擔著、生理功能的執行者和生命現象的直接體現者,研究蛋白質對闡明生命體的變化機制具有重要作用。

基于此項研究的重要意義,我們永聯生物自成立以來,始終致力于爲客戶提供从培养到分离纯化的多维度全方位整体蛋白质研究解決方案。


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1.蛋白質表達

許多天然蛋白質的含量非常少,爲了獲得大量的目的蛋白,我們可以通過基因工程的技術,將編碼目的蛋白的核酸序列導入到宿主細胞中,使其過量表達。

目前常用的表達系統有原核生物表達系統,如大腸杆菌表達系統,真核生物表達系統,如哺乳動物表達系統(HEK293細胞/CHO細胞等),昆蟲細胞(SH9/SF21/HIGH-FIVE)表達系統等,每一種表達系統都有其獨特之處,在不同的研究領域均有其重要的席位。


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原核表達系統,大腸杆菌結構簡單,遺傳背景清楚,基因調控機制明確,是表達外源基因的合適宿主,且培養簡單,成本低,便于大規模生産,但是大腸杆菌表達的外源蛋白缺乏轉錄後加工、翻譯後修飾能力、同真核細胞表達的蛋白質存在差異。因此越來越多的科學工作者都開始使用真核細胞表達系統進行科學研究,同原核細胞表達系統相比,哺乳動物細胞(常用HEK293細胞/CHO細胞)克服了翻譯後修飾蛋白表達的問題,更接近于天然蛋白質。


真核表達系統,以哺乳動物細胞爲例,HEK293細胞容易轉染,是一个很常用的表达研究外源基因的细胞株,因此广泛应用于蛋白质科研。到目前为止,HEK 293细胞已在细胞研究中广泛应用多年。


真核表達系統還有一大分類,是昆蟲細胞(SF9/SF21/High-Five)表達系統。杆状病毒表达系统是目前应用*广的昆蟲細胞表达系统,该系统具有高水平表达重组蛋白的潜能,操作流程简单,具有真核蛋白的加工能力, 包括对蛋白质进行磷酸化或糖基化等的修饰能力,目前多用于表达多种病毒蛋白、激酶蛋白等。

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Union293細胞培養基是一种专门开发应用于支持悬浮培养中HEK293(人腎上皮細胞系)相關細胞(如Expi293、293F、293FT、293A/S等)的生長和轉染表達、該培養基爲即用型完全培養基,含有L-Glu,無需補充添加劑。



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Union昆虫細胞培養基是一种广泛用于草地贪夜蛾细胞SF9SF21以及親本粉紋夜蛾(粉紋夜蛾卵巢)細胞系High-Five的貼壁和懸浮生長。培養基爲即用型完全培養基,含有L-Glu無需補充添加劑。



无论是原核表達系統,还是真核表达系统,想要得到过量表达的目的蛋白,第一步我们都要将我们的工具,也就是大肠杆菌,哺乳动物细胞,或者昆蟲細胞进行培养增值。不同的细胞其生长环境也不一致。

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轉染

常规轉染技术分为两大类,即瞬时轉染和稳定轉染。注意,轉染时的细胞需处于对数生长期,活率>95%。

瞬时轉染将外源DNA通常是质粒DNA以化学或者物理的方式导入到细胞中,导入的核酸没有整合到宿主细胞基因组,只会短暂地存在于宿主细胞中,不会随着细胞的分裂而进入到子代细胞中。而稳定轉染则是将外源DNA整合到细胞基因组中或作为附加体质粒保留在细胞中。

因悬浮细胞轉染后通常不能换液,则在实际操作过程中,我们需要对培养物添加细胞补料,为细胞后期生长提供营养。如293細胞補液CHO細胞補液

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感染

病毒感染是我們在實際工作中,另外一種外源基因過量表達的方式。注意,感染時的細胞需處于對數生長期,活率>95%。

HEK 293细胞常被用于腺病毒载体的构建和表达,SF9/SF21/High-Five细胞常用于杆状病毒构建与表达,将构建好的病毒,在经过病毒获取,纯化,及滴度测定后,加入到已经增值好,且处于对数增长期的细胞中,进行培养。

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此外,選擇一種良好的培養瓶,对于細胞培養同样重要,永联生物为客户提供两大类細胞培養瓶,分别是塑料培養瓶和玻璃培養瓶,玻璃培養瓶因内部具有氧化镀膜,且其设计造型独特,大口,大底,为细胞的生长提供了更加柔性的生长环境。


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射線滅菌,獨立無菌包裝

無菌、無毒性、無熱原

0.2um透氣膜,防汙染,透氣良好

低剪切、低吸附



在经过扩大化培养后,我们就可以获得足够量的细胞,此时,我们通常使用轉染或者感染的方式,将外源的DNA进行过量表达。

基于此,永聯生物針對每一種細胞的增值條件均有不用的疊加式恒溫振蕩器提供給客戶進行選擇。如大腸杆菌的培養可用UL1L12或者UL3L12昆蟲細胞和哺乳动物的培养则可以使用UL1L12C或者UL3L12C(根據用戶培養量的不同進行選擇)。UL1L12CUL3L12C型振蕩器采用的原裝進口CO2紅外傳感器,保證CO2濃度的穩定性,進一步保證細胞生長環境的穩定。UL1L12C更是采用了磁力驅動機芯,擁有極優的運行穩定性。

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? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??UL3L12/UL3L12C? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??UL1L12?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?UL1L12C



一台優秀的恒溫振蕩器,對于溫度的均一性和汙染的抑制性是有嚴格要求的。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??ü?进口变频压缩机,保证内腔内温度均一性控制在±0.3 ℃

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??ü?雙向紫外殺菌,讓汙染無處遁形;多組高效過濾器設計,減少汙染進入

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 内弧角、突出导轨的设计,让污染无处藏身

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ???ü?多重貼心設計讓實驗成功率大大提升,減少人力和物力的浪費


2.蛋白質獲取

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經過一段時間的培養後,細胞外源DNA此時已經進行了過量的表達,若目標蛋白是分泌型蛋白質,則可以直接將培養物離心,對上清液進行鑒定,純化,如果是胞內表達的蛋白質,則需對細胞進行破碎,使蛋白質釋放。

目前常用的方法有使用高壓細胞破碎、超聲波細胞破碎等物理方式,也有使用裂解液的化學方式。

永聯生物爲客戶提供了多種型號高壓細胞破碎機,應對客戶不同的處理量,有不同型號的儀器供客戶選擇。其獨特的喇叭口式破碎閥結構可以在同等壓力下大大提高生物均質細菌效果。進而提高蛋白質的獲得率。此外,永聯生物的高壓細胞破碎機,均爲客戶配備了冷卻水循環機,降低物料在破碎過程中産生的溫度,盡可能避免蛋白質在破碎過程中因高溫導致的不可逆失活。

同高壓細胞破碎儀相比,超聲波細胞破碎機瞬間釋放的能量過高,容易導致蛋白質的高溫變性失活,而使用裂解液破碎細胞則破碎的産物中不可避免的會有化學物質的汙染。

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3.蛋白質純化

經過了高壓細胞破碎儀的處理,蛋白質從細胞中得到釋放,經過離心的處理,我們取其上清。此時上清液中的蛋白質是一種混合形式的存在,想要得到某種蛋白質的單獨的溶液,我們還需對上清液進行純化。

所謂蛋白質純化即利用不同蛋白間內在的相似性與差異,利用各種蛋白間的相似性來除去非蛋白物質的汙染,而利用各蛋白質的差異將目的蛋白從其他蛋白中純化出來。每種蛋白間的大小、形狀、電荷、疏水性、溶解度和生物學活性都會有差異,利用這些差異可將蛋白從混合物中提取出來得到目的重組蛋白。

根據不同的分離原理,蛋白質的分離方法有以下種類

根據蛋白質溶解度不同的分離,如鹽析法、等電點沈澱法等,根據蛋白質分子大小的差別的分離,如透析、超濾、凝膠過濾法、超速離心等,根據蛋白質帶電性質進行分離,如電泳法,離子交換層析法等,根據配體特異性的分離,如親和層析法。目前常用鹽析法、等電點沈澱法等對蛋白質進行粗提,利用層析等方法對蛋白質進行進一步分離純化。其中尤以層析的方法使用*廣。


隨著生命科學儀器領域的不斷發展,蛋白純化儀越來越受到科研及生産用戶的歡迎,因其具有自動化程度高,穩定性優于人工操作,越來越多的客戶開始選擇使用蛋白純化儀替代手工纯化。永联生物为客户提供了单波长,双波长,四波长三个系列的蛋白純化儀,每个系列均有流速0.001-25.000ml/min,0.001-100.000ml/min,0.01-150.00ml/min,0.01-300.00ml/min四种流速的机器供客户选择。目前永联生物生产的蛋白純化儀因其优良的品质,受到了全国重点高校客户的一致好评,用户*在意的光源的寿命,目前采用的氘钨灯组寿命至少可以做到2000小时。且自主开发的中/英双语言操作的工作软件,符合CFDA相关要求,终身免费升级。


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?凝膠柱層析:根据分子大小分离蛋白质混合物,因凝胶具有网状结构,小分子物质能进入其内部,而大分子物质却被排除在外部。当一混合溶液通过凝胶过滤层析柱时,溶液中的物质就按不同分子量筛分开了。永联生物为客户提供 UNIONDEX 系列介质UNIONDEX 75 PG,UNIONDEX 200 PG)及UNIONDEX 系列凝胶过滤预装柱,UNIONDEX 系列凝胶过滤预装柱是即用型凝胶过滤层析柱,省去了自行装填层析柱的麻烦和柱效不高的风险,介质和层析柱的充分结合使层析变得高效简单。


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親和層析:利用蛋白及其配体的可逆性定点结合,通过选择性吸附,目的蛋白从复杂组分中洗脱出来。是*常用的生物物质分离方法之一,具有特异性高,速度快,操作简便的特点。常用的親和層析方式为金属螯合親和層析,如NI2+ 親和柱,NI2+柱中的NI2+介質可以與有His標簽的堿性蛋白特異性結合。永聯生物爲客戶的Ni2+螯合層析填料,Ni NTA Unionrose 6FF(Fast Flow)Ni TED Unionrose 6FF(Fast Flow),同時也爲客戶提供了其對應的預裝柱(Ni NTA ?6FFNi TED 6FF),供客戶選擇。


另外,由于蛋白質的特殊性,其活性受到溫度影響較大,永聯生物爲客戶提供的層析櫃,温度稳定,可将蛋白純化儀置于其中进行工作避免纯化工作中蛋白质因温度条件导致的降解。

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自我保護

擁有強力除濕功能

保護機器不受損傷

結構合理

總高度不超過2米

櫃內*高處1.55米,便于操作



至此,純化後的蛋白質即爲我們的目的蛋白,後續客戶可根據需要進行結晶,或相關蛋白質性質驗證實驗等工作。爲了保證每一次實驗的穩定性,很多用戶選擇一次純化出較大量蛋白質進行凍存。而保存及取用時,保持相對的溫度穩定,也是保護客戶辛苦得到的成果的重要一步。可定制的凍存板,可以在液氮和-80℃中保護樣品,也在取用時相對時間內保護樣品。

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隨著,對蛋白質的研究不斷深入,越來越多的厭氧型蛋白質進入科研者的視野。很多科研工作者投身于此科研項目中,但是,其研究所需要的環境條件十分嚴苛,這也是相關科研工作者頭痛的問題。爲了能夠很好的解決這個問題,永聯生物深入研發針對于厭氧型蛋白質研究的厌氧蛋白純化系統


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結語

? ? ? 随着中国生物科研不断的发展,随着蛋白质研究不断深入,永联生物也在紧跟形势,努力研发出更多更有特色的科研装备,为中国科研的发展做出自己的贡献。

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