[단백질 태그] 1편 : 단백질 태그(Tag)의 개념, 안정성/정제 태그
단백질 연구를 하다 보면 “이 단백질을 어떻게 정제할까?”, “어디에 있는지 어떻게 추적할까?” 같은 고민이 끊이지 않아요.
특히 세포 안에서 목적 단백질을 과발현하거나, 기능을 분석하거나, 정제하려 할 때는 단백질의 ‘위치’나 ‘순도’는 물론이고, ‘안정성’과 ‘가용성’까지 신경 써야 하죠.
이럴 때 아주 유용하게 쓰이는 도구가 바로 단백질 태그 (protein tag)예요. 태그는 단백질의 N말단이나 C말단에 붙일 수 있는 짧은 아미노산 서열 또는 소형 단백질로, 단백질을 더 잘 보이게 하거나 잘 정제되게 하거나, 혹은 잘 접히게 도와주는 역할을 해요.
단백질 태그는 어떤 기능을 하나요?
태그가 하는 일은 생각보다 많아요. 대표적으로는 다음과 같은 기능들이 있어요:
정제(Affinity purification)
정제 컬럼에 붙어서 목적 단백질만 골라낼 수 있게 해줘요.
검출(Detection)
항체를 이용해 웨스턴블롯, 면역침강(IP), 면역염색(IF) 등에 사용할 수 있어요.
가용성 향상(Solubility)
세균에서 단백질이 잘 풀어지지 않으면, 태그를 붙여서 잘 녹게 만들 수 있어요.
안정성 부여(Protease protection)
분해되지 않고 오래 살아남게 도와줘요.
위치 확인(Localization)
형광 단백질과 함께 위치를 추적할 수 있어요.
한마디로, 태그는 실험 효율과 정확도를 동시에 높여주는 다기능 도우미라고 볼 수 있어요.
안정성과 가용성을 위한 태그들
단백질을 발현했는데 분해되거나 덩어리로 뭉쳐버리는 경우, 정말 난감하죠. 이런 상황을 해결해주는 태그들이 있어요.
GST (Glutathione S-transferase)
큰 태그지만, 단백질을 글루타티온 컬럼으로 정제할 수 있게 해주고, 단백질 분해도 막아주는 효과가 있어요. 다만 단백질의 용해성을 줄이는 경우도 있어서 주의가 필요해요.
MBP (Maltose-binding protein)
무려 40kDa나 되는 큰 태그지만, 단백질의 가용성과 접힘(folding)을 돕는 데 아주 효과적이에요. 특히 진핵 단백질을 세균에서 발현할 때 유용해요.
SUMO (Small ubiquitin-like modifier)
단백질이 잘 접히도록 도와주는 작은 단백질이에요. 특히 단백질의 안정성을 높여주는 데 탁월하고, 특정 SUMO 프로테아제에 의해 정확히 절단되기 때문에 이후에 깨끗하게 제거할 수도 있어요.
Trx (Thioredoxin A)
작은 크기의 단백질로, 이황화 결합 형성을 도와 단백질이 잘 접히게 해줘요.
S-tag
짧고 작으면서도 가용성을 높여주고 항체 기반 검출도 가능한 태그예요. 균형잡힌 태그가 필요할 때 좋죠.
이런 태그들은 단백질이 쉽게 뭉치거나 불안정한 경우에 주로 사용되고, 때로는 정제용 태그와 함께 이중 태깅해서 함께 쓰이기도 해요.
정제용 태그, 실험의 효율을 높이다
정제는 단백질 실험의 기본이자 시작이죠. 태그가 붙은 단백질은 특정 컬럼에 결합되도록 설계되어 있어, 쉽게 원하는 단백질만 분리해낼 수 있어요.
His-tag (Poly-His)
가장 대중적인 태그로, 니켈 컬럼(Ni-NTA)에 붙어요. 작고 간단해서 단백질 기능에 거의 영향을 주지 않으며, 거의 모든 위치에 붙일 수 있어요.
FLAG-tag
DYKDDDDK라는 서열로 구성돼 있으며, 항체 기반 정제 및 검출이 모두 가능한 태그예요. 항체가 아주 잘 만들어져 있어서, 웨스턴블롯, 면역침강, 면역염색 등에 널리 활용돼요.
HA-tag / Myc-tag
각각 1.1kDa, 1.2kDa 정도의 소형 태그로, 항체 기반 검출에 특화되어 있어요. 하지만 정제용으로는 적합하지 않아서, 다른 태그와 병용하는 경우가 많아요.
CBP-tag
Calmodulin binding peptide로, 순한 조건에서도 단백질을 정제할 수 있게 도와줘요. 민감한 단백질을 다룰 때 유용해요.
이번 글에서는 단백질 태그의 기초와 주요 기능, 정제와 안정성을 위한 태그들을 소개했어요.
다음 편에서는 여러 태그를 조합하는 방법(Combo Tags), 태그 제거를 위한 프로테아제 사용법, 그리고 실험 설계 시 주의할 점들에 대해 이야기해볼게요!