His-tag的由來

組氨酸標簽也稱His-tag，是一種簡單、應用廣泛的純化標簽，具有六個或更多連續的組氨酸殘基，其可插入目的蛋白的C末端或N末端。一是能構成表位利于檢測；二是構成的結構特征（結合配體）利于純化。His標簽我們經常會看到，做蛋白親和純化的小伙伴們應該就沒有沒聽過His名號的吧。可是它究竟從何而來呢？

一、起源

1975年, J. Porath等人的研究論文中，實驗者將金屬螯合親和層析（簡稱MCAC）技術應用于蛋白分離。研究者首先將金屬離子（如Cu2+、Ni2+等）固定到IDA-衍生的凝膠上，形成金屬螯合親和層析介質。利用這種介質，研究者進行了蛋白質的吸附實驗，探究不同蛋白質與金屬離子的親和性。實驗發現，某些蛋白質可以特異性地結合到固定化的金屬離子上，而其他蛋白質則沒有這種結合能力。通過改變溶液的pH值或使用競爭性配體，可以有效地從親和層析介質上洗脫結合的蛋白質。這項技術利用了蛋白質上的某些氨基酸殘基（如組氨酸、半胱氨酸、賴氨酸等）與金屬離子（如鎳、銅、鋅等）的親和作用，通過這些金屬離子固定在帶有亞氨基二乙酸（iminodiacetic acid, IDA）或其他配體的樹脂上，實現對蛋白質的親和層析。這項研究成果的發表標志著親和層析技術在蛋白質分離領域的應用邁出了重要的一步。它不僅為后來的研究人員提供了一種新的蛋白純化實驗方法，而且為理解蛋白質結構和功能提供了新的視角。

二、His tag的雛形

1988年，Smith等人提出了在蛋白質N-末端添加特定的金屬螯合肽（Chelating Peptide, CP），以增強其與固定金屬離子的結合能力，從而提高純化效率。這種方法被稱為CP-IMAC，它通過在目標蛋白質上引入一個CP序列，使得蛋白質能夠通過IMAC被特異性地純化。

實驗人員設計了螯合肽His-Trp與促黃體激素釋放激素（LHRH）類似物2-10 LHRH的N-末端融合表達,結果融合蛋白可以與Ni2+形成配位復合物并具有高親和性。此外，實驗人員設計了His-Trp-胰島素原作為重組CP-蛋白質模型，利用該模型研究了其在大腸桿菌中表達，研究其與固定化Ni2+的結合和洗脫情況。

His tag的發展

1989年，瑞典斯德哥爾摩理工學院生物化學與生物技術系Ljungquist C等人也利用基因融合方法，將目標蛋白的基因與編碼親和肽段Ala-His-Gly-His-Arg-Pro的基因片段融合，為了使表達的融合蛋白可以與固定化金屬離子（Zn2+）結合而利用親和色譜法（IMAC）進行純化，研究者合成了編碼親和肽段的連接體，以上述編碼親和肽段為基本單位，分別做兩次，四次串聯聚合，這樣制備出分別含有2個、4個和8個His氨基酸的親和肽段，然后將這肽段與編碼雙結構域蛋白A分子ZZ的基因的3'端和編碼β-半乳糖苷酶的基因的5'端融合。研究發現，不含有或兩個His的親和肽段的融合蛋白與固定化Zn2+的結合能力較弱，而含有4個或8個His的親和肽段的融合蛋白則顯示出較強的結合作用。通過pH梯度改變，發現ZZ融合蛋白可以根據親和肽His的數量多少在不同的pH值下從樹脂上洗脫，His數越多，結合力越強，洗脫的pH值越低。

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