大家在读医学研究文献时常常会看到1种不明觉厉的研究技术，叫“Acyl-biotinyl Exchange”，

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翻译过来就是“酰基-生物素交换法”。这种方法主要用于研究蛋白质所发生的翻译后修饰。

大多数蛋白分子都有多个不同的翻译后修饰机制，用以调节蛋白功能。蛋白质zui常见的翻译

后修饰方式叫磷酸化，主要发生在丝氨酸、苏氨酸等残基位点上，常常通过特异性的抗体进

行检测。

除了磷酸化之外，蛋白质的翻译后修饰的方式还有很多，例如糖基化、乙酰化、甲基化、亚

硝基化、谷胱甘肽化、棕榈酰化等等。探索蛋白质翻译后修饰的生物学意义是是生命科学的

研究热点之1。

对于医学研究而言，如果你在课题研究过程中发现某种新报道的蛋白质翻译后修饰刚好参与

调控疾病过程中该蛋白的功能变化，那么恭喜你，1篇不错的好文章已经在不远处招手啦。

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酰基-生物素交换法是1种常见的检测蛋白质翻译后修饰的方法。蛋白质的半胱氨酸残基上

的巯基基团，由于其高反应性，很容易发生各种氧化还原反应或酰化反应。酰基-生物素交

换法的实质是将所要检测的翻译后修饰转化为酰基化的生物素基团。

整个交换过程要分三步完成：

第1步，先封闭可能干扰检测的噪音，就是其他可被生物素酰基化的氨基酸残基基团；

第二步，通过某种方式将所检测的翻译后修饰特异性的转变成可进行酰基化反应的状态，如

还原态的巯基状态或游离的胺基状态；

第三步，将生物素通过酰基化反应，结合那些转变生成的可发生翻译后修饰的氨基酸残基。

这样，原来的蛋白质翻译后修饰会交换成酰基化的生物素。再通过可以选择性结合生物素的

亲和素制备层析柱，就可以富集这些生物素化的蛋白，再通过抗体11检测。

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亚硝基化修饰是1种发生在半胱氨酸残基巯基上的蛋白质翻译后修饰，对很多心脑血管疾病

相关的蛋白功能有重要的调节效应。以亚硝基化为例，可以帮助我们了解如何通过酰基-生物素交换法来研究蛋白质的翻译后修

饰。下面让我们1起看看如何在实验室里通过酰基-生物素交换法检测某个蛋白亚硝基化水

平吧。

首先，工欲善其事必先利其器。不要嫌麻烦，认认真真的配制几种溶液吧。

第1种，叫 HEN buffer（11.9150gHepes 羟乙基哌qin乙磺酸. NaOH，0.0584g 乙二胺四乙酸，

0.004166g 新亚铜树碱，加入到 200 ml 超纯水中），这可是整个酰基生物素交换反应发生的

基础缓冲液哦。

第二种，叫 HENS buffer，就是在 HEN buffer 的基础上，加入1定比例的 SDS（1般是把 HEN

buffer 和 25%的 SDS 按 9:1 配好）。

第三种，叫裂解液，是在第1种 HEN buffer 的基础上，每毫升体积里加入 1% 的 NP40 10 μl，

protease inhibitor cocktail 10μl，1 mM 的 PMSF 10μl。裂解液是zui先用到的液体，用于破碎

细胞或组织。

第四种，叫洗脱液，在第二种 HENS buffer 的基础上，加入 DTT 配制而成（1般 DTT 的终浓

度为 100-200mM）。

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然后，我们就可以按照上面介绍的三大步，对蛋白质上亚硝基化修饰的巯基来进行 Acyl

biotinyl Exchange Reaction 了。

第1步，封闭可能产生干扰的噪音：将细胞或组织样本按 10μl/mg 或 500μl/孔（六孔板）

加入裂解液，在冰上进行超声裂解处理 5 分钟, 立即 4℃下 12000g，离心 15 分钟。取上清，

加入 4 倍体积的 blocking buffer。

所谓的 blocking buffer，就是在每 ml HENS buffer 中加入 10ul MMTS 储液（MMTS 的全称是

methyl methanethiosulfonate，是1种特异性的巯基封闭剂，用二甲基甲酰胺配制到 2M 的储

液浓度）。封闭反应在 50℃的恒温水箱中进行，1般要 20 分钟到半小时。

第二步，将亚硝基化修饰的巯基转化为可进行酰基化反应的游离巯基：把裂解液转入

离心管里。在离心管中1次性加满-20 摄氏度的丙酮，-20℃下静置 40 分钟，立即 4℃，5000g

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离心 20 分钟，去除上清。

重复步骤三次后得到比较纯净的蛋白质。去除丙酮上清后，向沉淀加入用 HENS buffer 所配

制的维生素 C (20 mM,1ml)，溶解蛋白并将亚硝基化信号转变为可酰基化的巯基分子。

第三步，将生物素通过酰基化反应结合这些转变生成巯基。加入用 HENS buffer 所配制

的生物素 biotin–HPDP（1mM, 1ml），室温下孵育 2 小时（用摇床，1定注意避光）。反应完

成后再用丙酮沉淀的方法，去除反应液里小分子，制备纯化蛋白。

把反应液转移入离心管里。在离心管中1次性加满-20 摄氏度的丙酮，-20℃静置 40 分钟，

立即 4℃，5000g 离心 20 分钟，去除上清。重复步骤三次。用 2~3ml 的 HENS buffer *溶

解沉淀物。

zui后，我们还有1个很关键的实验步骤，就是从1堆蛋白质里把亚硝基化修饰的蛋

白分拣出来进行抗体检测。不要忘了哦，此时，那些原本亚硝基化修饰的蛋白质早已被换

成了带有酰基生物素标签的蛋白，找出它们可1点也不难。

我们用1种填料亲和素-agarose 制备成亲和层析小柱，这可是个很高大上的玩意，可以把带

有酰基生物素标签的蛋白统统结合上去。

将溶解沉淀蛋白的 HENS 液灌注亲和素-agarose 洗脱柱,循环多次，并用洗脱液冲洗灌注亲和

素-agarose 洗脱柱（确保洗脱液充满整个柱体），在 100℃时处理 20 分钟后，打开亲和素-

agarose 洗脱柱下盖，收集含目标蛋白洗脱液，并且用洗脱液继续冲洗 2~3 次。收集蛋白。

酰基-生物素交换法的步骤虽然比较复杂，但是并不需要特殊的实验设备，属于成本不高但

逼格很高。基本上可以做 WESTERN BLOTTING 实验的实验室都可以做这方面的研究。

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而且，做疾病模型中的蛋白质翻译后修饰的文章还不算很多，相当抢手，可以多多关注哦。

注意事项：

不是所有蛋白都会发生亚硝基化修饰。先做好文献调研。维生素 C 还原处理的时间不宜太长。

Biotin–HPDP 配成储液后分装成小支。

丙酮沉淀蛋白后要尽量吹干或挥干里面的丙酮残留。

亲和素-agarose 洗脱柱填装制备时要注意推平，不要产生缝隙或气泡。

如果对该技术有兴趣，推荐几篇文献看1看：

1.ffrey SR, Erdjument-Bromage H, Ferris CD, Tempst P, Snyder SH (2001) Protein S-nitrosylation: a

physiological signal for neuronal nitric oxide. Nat Cell Biol 3:193–197.

2.ffrey SR, Fang M, Snyder SH (2002) Nitrosopeptide mapping: a novel methodology reveals S

nitrosylation of dexras1 on a single cysteine residue. Chem Biol 9:1329 –1335.

3.stafa AK, Kumar M, Selvakumar B, Ho GP, Ehmsen JT, Barrow RK, Amzel LM, and Snyder SH (2007).

Nitric oxide S-nitrosylates serine racemase, mediating feedback inhibition of D-serine formation.

Proc Natl Acad Sci USA 104: 2950-2955.