图1：GST标签的蛋白

什么是GST标签？

目前有多种用于蛋白纯化的亲和标签，而GST标签就是其中之一。GST是谷胱甘肽巯基转移酶的简称，指的是整个蛋白质，而不是像Rho1D4标签仅指几个氨基酸。自20世纪80年代末GST标签就开始用于蛋白质纯化（Smith & Johnson 1988），并被确立为需要极高纯度的蛋白质纯化试验的可靠方法（Harper & Speicher 2013）。GST标签的大小为26kDa，因此与其它蛋白质亲和标签相比确实很大。从理论上讲，它可以与蛋白质的C端或N端融合（Terpe 2003），但我们极力建议将其添加到N端。到目前为止，它已被成功地用于纯化细菌细胞（Smith和Johnson 1988）、酵母菌（Lu et al,1997）和哺乳动物细胞（Rudert et al, 1996）中的蛋白质。可以在本文其后查找其基础特征和序列。 

所以我们现在知道，GST标签是一个完整的蛋白质去亲和吸附目标蛋白的标签，但谷胱甘肽巯基转移酶，确切的来说又是什么呢？

什么是GST / 谷胱甘肽巯基转移酶？

GST是原核和真核生物酶家族之一，主要参与细胞和身体的解毒，可占一些哺乳动物细胞整个胞质蛋白质组的10%（Oakley 2011），催化的还原型谷胱甘肽的氧化反应，又称GSH。GST在细胞中的主要功能是保护DNA，使细胞内的蛋白免受外部有毒物质的影响。其机制是通过催化对有毒物质的亲核攻击，激活GSH的一个硫醇基团，与有毒物质上的合适基团反应，这种GSH与毒素的偶联会导致它们从细胞中排出或进一步代谢（Hayes et al，2004），并利用GST对还原型谷胱甘肽（GSH）的高特异性在纯化试验中得到高纯度蛋白。

图2：谷胱甘肽巯基转移酶的解毒过程
 

如上所述：有无数的GST正构体，但却选择了一个特定的正构体作为GST标签的模板。那么，为什么选择来自日本血吸虫的GST呢？

为什么要用日本血吸虫的GST？

谷胱甘肽巯基转移酶可以在从原核到真核的生物体中找到（Allocati et al，2008）。 那么，为什么这种特定的GST蛋白可以被用于亲和纯化？其优点是什么？答案可以追溯到首次描述GST作为亲和层析和蛋白质纯化的选择。如首次引用提到GST用于蛋白质纯化是在1988年由Smith & Johnson发表的。而在此之前，Smith等人发表了一篇文章，讲述了GST可能被用于抗日本血吸虫的疫苗。

图3：3D渲染的血吸虫

日本血吸虫是一种疟原虫，是血吸虫病的主要病因，所以该血吸虫的GST蛋白有希望成为日本血吸虫的疫苗基础（Smith et al，1988）。因为这项研究，Smith已经研究了GST蛋白的这种特异性同源序列，因此它顺应成为了后文所阐述的蛋白纯化方法的基础。自1988年，日本血吸虫的GST一直被用作GST亲和标签使用的GST同工酶。  GST标签的特点我们汇编了有关GST标签及其蛋白纯化能力的重要数据。注：我们列出了用于pGEX载体的 "标准 "序列。

表1: GST标签的重要特点概述