CyBio FeliX高效助力自动化细胞膜蛋白纯化

2026-06-08 16:23:26 德国耶拿分析仪器有限公司

前言

膜蛋白是细胞膜的重要组成部分，在细胞的信号传递、物质运输、细胞黏附和跨膜运输等发挥着关键作用。由于膜蛋白的这些重要功能，它们在药物研发中具有极高潜力，特别是在新药靶点研发方面，但研究膜蛋白的过程中，纯化膜蛋白往往是一个难以克服的挑战。

细胞膜蛋白的纯化一直涉及繁琐、漫长和容易出错的人工操作过程，导致成功率低。

攻克膜蛋白纯化瓶颈：

基于Cybio FeliX移液工作站的自动化解决方案

为了应对这个挑战，德国耶拿联合Cube Biotech 公司在CyBio FeliX移液工作站上实现了基于共聚物技术的自动化流程，带来快速，高效，即插即用解决方案。

图1.CyBio FeliX移液工作站

Cube Biotech的NativeMP™技术在蛋白质周围形成共聚物纳米盘，在纯化过程中保持其脂质环境。因此，任何细胞类型的膜蛋白都可以在室温和100%无溶剂的条件下被纯化，且保持其天然的三维结构。

在本应用中，将会对7种膜蛋白分别使用传统的手动纯化以及在CyBio FeliX上进行Cube Biotech基于NativeMP^TM技术的预封装PlateX MP™试剂盒自动化膜蛋白纯化，对获得的纯化膜蛋白的得率进行对比。同时，以P2X4蛋白为例，进行三维重建，筛选出最优共聚物条件。

根据最终获得的结果，CyBio FeliX进行PlateX MP™自动化膜蛋白纯化的优势主要体现在：

显著地缩短纯化时间

传统手动方法需要三到四天，而自动化流程仅需不到三小时即可完成，且无需人工值守；

大幅提升蛋白产量

与手动方法相比，自动化方案每克细胞获得的蛋白质产量提高2至38倍，减少细胞培养批次并降低材料成本；

简化操作流程

实验人员只需添加细胞裂解液，CyBio FeliX自动完成枪头加载、试剂转移、混合及磁珠分离等全部步骤，消除繁琐、易出错的手工操作。

图2. PlateX MP^TM由Cube Biotech提供。按列分布分别预装有冻干试剂。第一列的每个孔内包含不同的共聚物用于筛选每种蛋白最有效的纯化。第二列为空白孔用于添加细胞裂解液。第12列也为空白孔用于最终纯化蛋白的洗脱。

流程

除了准备细胞裂解液外，其他步骤均在CyBio FeliX上全自动进行，该流程无需人工值守。

本应用中根据PlateX MP^TM按列操作的设计使用CyBio FeliX配置CHOICE移液头以及CHOICE 8通道适配器，当然该流程同时也适用于CyBio FeliX R96/1000µL移液头的用户。图3（A）展示了CyBio FeliX在该流程中的甲板布局，图3（B）为该方法的图形化流程。简单地说，该纯化在CyBio FeliX是在以下几个循环中进行的：

1、按列加载枪头；

2、在PlateX MP^TM中进行列与列之间的试剂转移；

3、在BioShake 3000-T elm上充分混合并移液；

4、磁珠的磁分离。

图3.（A）CyBio FeliX的甲板布局；（B）图形化展示该方法：CyBio FeliX执行枪头加载、按列试剂转移、混合和磁珠分离的循环。

结果

本次应用中对比了手动操作和自动化流程。所有的手动流程都需要三到四天的工作时间，而自动化方法只需要不到三个小时，且自动化流程无需人工值守。

表1中展示，与手动方法相比，CyBio FeliX自动化方案每g细胞获得的蛋白质产量（µg）高2至38倍。更高的纯化蛋白产量不仅意味着更少的细胞培养批次，而且还降低了材料成本，减少了实验人员的工作量，并为下游工艺提供了更多的样品。

表1. 手动操作以及CyBio FeliX基于共聚物方法的自动化纯化的7个膜蛋白中每克细胞中纯化蛋白的含量（产率μg/g细胞），以及CyBio FeliX自动化流程获得的蛋白质产量的提升倍数。

纯化后，通过分析P2X4的优先粒子取向来评估P2X4对Cryo-EM的适用性。在此案例中，用Cubipol Glycerol共聚物纯化的P2X4显示出平衡分布，可进行三维重建（图4）。

图4. P2X4低温电镜适用性分析和三维结构测定。(A)六种不同P2X4共聚物组合的低温电镜显微图；(B)从SulfoCubipol Medium和Cubipol Glycerol收集的数据获得具有代表性的2D水平平均值;(C)Cubipol Glycerol稳定的P2X4样品的三维重建。内生用P2X4共纯化的ATP被清晰地分辨出来（用品红色突出显示）