聚乙二醇 (PEG) 与蛋白质的聚乙二醇化

了解蛋白修饰试剂  《交联技术手册》

PEG 是聚乙二醇，或者更正确的说是聚（乙二醇）的常用缩写–它是指由重复的乙二醇单元组成的化合物。

PEG 的合成

根据选择如何定义单体或母体分子（如乙二醇，环氧乙烷或氧化乙烯等），PEG 化合物也被称为 PEO（聚氧化乙烯）和 POE（聚氧乙烯）：

市场上最常见的纯化 PEG 是大小不同的低聚物混合物，分子量范围很宽或很窄。例如，"PEG 600" 通常表示含有平均分子量为 600 的低聚物的混合物。同样，"PEG 10000" 表示 PEG 分子的混合物（n = 195 至 265），平均分子量为 10,000g/mol。

聚（乙二醇）具有多种化学特性，特别适用于各种生物，化学和制药领域： 

• 无毒且无免疫原性—可添加到培养基中，并附着在表面并与分子偶联，而不会干扰细胞功能或目标 免疫原性
• 亲水性（水溶性）- 与蛋白和其他生物分子结合可降低聚集并提高溶解度
• 高度灵活 - 可提供表面处理或生物偶联，而无空间位阻

PEG 在蛋白质组学和其他生物研究方法中的精确和多种应用取决于是否提供特定长度 (MW) 的聚乙二醇衍生物，这些衍生物可通过特定功能基团激活。 Thermo Scientific Pierce 蛋白研究产品包括多种含 PEG 的试剂。这些 Pierce 产品提供了使用含 PEG 的衍生物共价连接或修饰表面、蛋白和其他分子所需的构建基元，这是一种称为 PEG 化的过程。与传统的 PEG 化合物相反，Pierce PEG 化试剂由精确定义数量的 PEG 单元组成。本页其余部分介绍了 Pierce 聚乙二醇化试剂的各种类别。

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多种 交联剂 可用于满足蛋白，肽及其他大分子固定和偶联需求。同型双功能（两端反应基团相同）和异型双功能（两端反应基团不同）交联剂均提供多种间隔臂长度，溶解度和裂解特性。

交联剂选择范围广泛，现在包括含有离散长度聚乙二醇间隔的交联剂。与非 PEG 间隔相比，这些 PEG 基团可提高试剂和偶联物的溶解度，最大限度地降低毒性和免疫学效应，并提供多种选择以适应特定交联距离。

BS (PEG) n 试剂是同型双功能胺-胺交联剂，其在 PEG 间隔基的两端含有 N- 羟基琥珀酰亚胺 (NHS) 酯。

一种含有 PEG 间隔臂的胺反应性交联剂。Thermo Scientific Pierce BS (PEG) 5 是一种双琥珀酰亚胺酯活化的 PEG 化合物，用于蛋白和其他分子中的伯胺 (—NH2) 之间的交联。PEG5 间隔两端的 N-羟基琥珀酰亚胺酯 (NHS) 基团在 pH 值 7-9 的条件下与赖氨酸和 N 端氨基基团发生特异性高效反应，形成稳定的酰胺键。

BM (PEG) n 试剂是同型双功能，巯基反应性交联剂，在 PEG 间隔的两端含马来酰亚胺基团。

一种含 PEG 间隔臂的巯基反应性交联剂。Thermo Scientific Pierce BM (PEG) 3 是一种双马来酰亚胺活化的 PEG 化合物，用于蛋白和其他硫醇分子中的巯基 (—SH) 基团之间的交联。PEG 3间隔任一端的马来酰亚胺基团在 pH 值 6.5-7.5 的条件下，与还原的巯基发生特异性高效反应，形成稳定的硫醚键。

 SM (PEG)  n试剂 是一种胺基-巯基连接体，一端含有 NHS 酯，另一端含有马来酰亚胺基团。 SM (PEG)  n 交联剂具有与常用试剂 SMCC 相同的异型双功能结构（产品编号 22360 或 22322）。六种规格，具有 2 至 24 个 PEG 单元，间隔长度 18 至 95 埃。

胺基-巯基 交联剂 含有 PEG 间隔。 Thermo Scientific Pierce SM (PEG) n 是一系列通过含 n 等于 2 至 24 个乙二醇单元的聚乙二醇间隔臂得到的长度从 17.6 至 95.2 埃不等的胺基对巯基交联剂。

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用生物素标记的抗体和其他分子是蛋白组学和分子生物学研究领域所用的许多检测和纯化平台的基础。 Thermo Scientific Pierce EZ-Link 生物素化 试剂具有许多不同的靶标反应性，间隔臂长度以及溶解度和可裂解性特性。

目前，生物素标记试剂的选择范围很广，包括多种化合物，这些化合物将离散长度聚乙二醇基团作为间隔臂的主要成分。与非 PEG 间隔物相比，这些 PEG 基团可提高试剂和偶联物的溶解度，并较大限度地降低毒性和免疫学效应。可供选择的间隔长度能够针对涉及链霉素亲和素，亲和素或 NeutrAvidin 蛋白的特定生物素结合测定优化偶联功能。

NHS-PEG4-生物素是常用 Sulfo-NHS-LC- 生物素 和相关试剂的 PEG 等效物。尽管 PEG 类似物不使用胺反应性基团的水溶性 Sulfo-NHS 形式，但亲水性聚乙二醇间隔臂赋予等效试剂水溶性和膜不渗透性。此外，实验表明，与使用非 PEG 对应物标记的抗体相比，用含 PEG 的生物素标签标记的抗体具有更好的溶解度 (长期储存期间更少的聚集)。

NHS-PEG4-生物素是具有 PEG 间隔臂的胺反应性生物素化试剂的示例。Thermo Scientific EZ-Link NHS-PEG4-生物素是一种聚乙二醇化水溶性试剂，可对抗体、蛋白和其他含伯胺的大分子进行简单高效的生物素标记。

马来酰亚胺-PEG11-生物素是一种具有 PEG 间隔臂的巯基反应性生物素化试剂示例。Thermo Scientific EZ-Link 马来酰亚胺-PEG11-生物素是一种长的马来酰亚胺活化的巯基反应性生物素化试剂，包括一个 11-单元聚乙二醇间隔臂，用于增加水溶解度和范围。

酰肼-PEG4-生物素产品是一种具有 PEG 间隔臂的碳水化合物反应性生物素化试剂。Thermo Scientific EZ-Link 酰肼-PEG4-生物素（也称为生物素-PEG4-酰肼）是一种醛反应性生物素化试剂，含有 4 单元聚乙二醇 (PEG) 间隔臂，可提高亲水性。

荧光探针在各种检测方法中的使用继续扩大。新型荧光化合物及其衍生物不断被开发和引入研究方法中。这一扩展包括荧光标记化合物中加入 PEG 基团，以提高其在包括细胞和体内成像在内的多种应用中的溶解度和稳定性。

典型的荧光标记反应需要先将染料溶解于无水二甲基甲酰胺 (DMF) 或另一种合适的有机溶剂中，然后将特定摩尔量的染料加入含有待标记蛋白的无胺缓冲液中。然而，由于 聚乙二醇化 荧光团 的溶解度较高，因此可将蛋白溶液直接添加到标记培养基中。 下面的示例说明了 Invitrogen DyLight 680-4xPEG 在 体内 近红外 荧光 成像实验中的应用。

DyLight 680-4xPEG 染料具有快速的生物分布和组织清除能力。(A).经眶后神经丛向小鼠注射水解 DyLight 680-4xPEG 染料，并在注射前后的指定时间点采集 NIR 体内图像。数据表明，染料 在整个小鼠体内快速分布，注射后 30 m 和 1 h 之间明显清除。(B) 在最后一个时间点之后，处死动物，收集组织进行离体成像，以确认肾脏和胃肠道中的染料积聚量，结果表明染料通过粪便系统清除。热图例表示信号强度。

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某些实验系统和检测平台取决于蛋白，免疫原，反应容器和其他材料的质量，溶解度或其他特性的改变能力。聚乙二醇化（添加乙二醇或环氧乙二醇聚合物）是一种进行这些修饰的有用方法。

与 PEG 基团的共价修饰需要一端含有反应性或目标官能团的 PEG 化合物。聚乙二醇化蛋白（蛋白表面伯胺含量丰富）的最简单方法是使用在一端包含 NHS 酯基团的 PEG 化合物。这是 MS (PEG) n 试剂的基础，可提供四种不同的 PEG 长度（n = 4、8、12 和 24）。

胺反应性聚乙二醇化试剂。Thermo Scientific Pierce MS (PEG) n 试剂是一种甲基封端的聚乙二醇化合物（n 等于 4 至 24 个 PEG 单元），活化为 NHS 酯，用于对蛋白（例如，赖氨酸）或测定表面的伯胺进行共价聚乙二醇化。

TMS (PEG) n 是本试剂的分支形式，含有连接到 PEG4-NHS 酯 STEM 的三个甲基-PEG12 臂。

SAT (PEG) 4 一端包含胺反应性 NHS 酯基团，另一端包含受保护的巯基基团（S-乙酰基）。与非 PEG 类似物一样，SATA，SAT (PEG) 4 允许通过添加短间隔臂将伯胺转化为巯基基团。该试剂最常用作交联或固定策略的一部分。

MM (PEG) n 化合物是用于聚乙二醇化巯基团的线性试剂。在末端，与惰性甲基基团相对的是马来酰亚胺部分，该部分与巯基基团反应形成稳定的硫醚键。MM (PEG) n 有两种 PEG 长度 (n = 12 和 24)。

巯基反应性聚乙二醇化试剂。Thermo Scientific Pierce mm (PEG) 12 是一种代表性的巯基反应性聚乙二醇化试剂。它是一种甲基终止的聚乙二醇化合物（12 个 PEG 单元），通过马来酰亚胺基团活化，用于蛋白（例如半胱氨酸）或测定表面的巯基共价聚乙二醇化。

MA (PEG) n 和 CA (PEG) n 是具有离散长度（n = 4、8、12 和 24）的聚乙二醇化合物，该长度含有甲基和胺基或羧基和胺基末端。虽然这些官能团不能自发反应，但它们很容易被各种交联和固定试剂靶向，用于构建表面化学物质和其他用途。

羧基胺基聚乙二醇化试剂。Thermo Scientific Pierce CA (PEG) 4 是一种代表性的羧基胺基聚乙二醇化试剂。它是一种羧基-PEG-胺基形式的聚乙二醇化氨基酸，包含 4 个聚乙二醇单位，适用于多种表面和分子聚乙二醇化应用。

含硫醇的聚乙二醇化化合物，包括 CT (PEG) 12 ， MT (PEG) 4 和 ML (PEG) 4。Thermo Scientific Pierce CT (PEG) 12或羧基 -PEG12- 硫醇是一种含有聚乙二醇化化合物的代表性硫醇。它是一种甲基和巯基封端化合物，含有 12-单元聚乙二醇 (PEG) 间隔，可用于修饰表面（如量子点、单层和磁性粒子）。

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