Pendahuluan

Protein adalah bahan dasar kehidupan dan pembawa utama aktivitas kehidupan, yang mengandung berbagai kotoran yang harus dihilangkan sebelum digunakan. Protein merupakan biomakromolekul yang memainkan peran penting dalam organisme hidup. Hal ini membuat isolasi, pemurnian, dan karakterisasi protein menjadi penting. Faktanya, beberapa penyakit didiagnosis lebih awal berdasarkan karakterisasi protein jejak dalam darah manusia, dan teknik yang digunakan biasanya menargetkan antigen, antibodi, logam, penyerapan elektrostatik, aktivitas hidrofilik dan hidrofobik, serta interaksinya. Seiring berjalannya waktu, metode tersebut telah ditingkatkan dan disempurnakan, yang mengarah pada penemuan kembali bahan baru yang dimaksudkan untuk memperkaya dan memurnikan mikromolekul dan biomakromolekul yang lebih kompleks (Le dkk., 2023).

Protein dan fragmennya yang lebih pendek yang dikenal sebagai peptida dapat berada dalam campuran bioproduk yang mengandung koloid dan pengotor seluler, dan karenanya berbagai teknik digunakan untuk menghilangkannya. Teknik-teknik tersebut meliputi teknik isolasi dan pemurnian seperti elektroforesis, flokulasi, sentrifugasi, kromatografi cair kinerja tinggi (HPLC), ultrafiltrasi, kromatografi cair protein cepat (FPLC), ekstraksi cair-cair, mikrofiltrasi, adsorpsi, dan presipitasi.

Ketika teknik-teknik ini digunakan, sejumlah besar produk yang ditargetkan hilang. Selain itu, pemurnian dan pemulihan protein dan biomolekul lain dari sampel biologis dan berbagai campuran dapat menjadi sangat mahal, rumit, dan memakan waktu, belum lagi potensi kesalahan manusia. Untuk mengimbangi meningkatnya kompleksitas sampel protein, sangat penting untuk terus bekerja mengembangkan teknologi pemurnian baru untuk proses hilir. Pengembangan teknologi yang cepat, andal, dan hemat biaya untuk pemisahan dan pemurnian protein telah menjadi prasyarat penting, yaitu dalam bidang bioteknologi dan biomedis, di mana perolehan protein rekombinan dengan hasil, kemurnian, dan aktivitas yang tinggi sangat diperlukan untuk berbagai aplikasi hilir (Qi dan Chen, 2024).

Berikut adalah gambaran protein yang berinteraksi dengan ligan pada material tertentu (Gambar 1)

Gambar 1. Interaksi antara protein dan ligan dalam material tertentu (Qi dan Chen, 2024

Metode Isolasi Protein

Isolasi protein adalah proses pemisahan dan pemurnian protein dari campuran atau sumber biologis, seperti sel, jaringan, atau cairan tubuh. Tujuan utama dari isolasi protein adalah untuk memperoleh protein dalam bentuk yang cukup murni sehingga bisa digunakan untuk analisis lebih lanjut, seperti studi struktur, fungsi, atau aplikasi bioteknologi. Berikut adalah langkah-langkah umum dalam proses isolasi protein:

1. Pengambilan Sumber Protein
   Protein dapat diperoleh dari berbagai sumber seperti sel bakteri, tanaman, hewan, atau mikroorganisme. Dalam penelitian laboratorium, sering kali digunakan kultur sel atau jaringan tertentu yang mengandung protein yang diinginkan.
2. Penghancuran Sel (Lisis)
   Untuk mendapatkan protein, sel atau jaringan yang mengandung protein harus dihancurkan (dilisiskan). Proses ini dapat dilakukan dengan cara mekanis (misalnya menggunakan homogenizer atau sonikator) atau kimiawi (menggunakan deterjen atau enzim) untuk membuka membran sel dan melepaskan protein ke dalam larutan.
3. Pemurnian Awal
   Setelah lisis, campuran protein yang dihasilkan biasanya mengandung berbagai komponen seperti DNA, RNA, lipid, dan senyawa lainnya. Pemurnian awal dilakukan dengan menggunakan teknik sentrifugasi untuk memisahkan bagian-bagian berdasarkan ukuran atau kepadatan, seperti memisahkan padatan dari cairan.

Setelah didapat protein yang sudah terpisah dari material lainnya, peneliti dapat melanjutkan pada tahapan purifikasi atau pemurnian protein. Adapun berikut adalah kit dari manufaktur Elabscience yang dapat digunakan untuk isolasi protein.

Tabel 1. Produk Isolasi Protein dengan Kit Elabscience

Katalog	Spesifikasi	Model
E-BC-E002 Total Protein Extraction Assay Kit	Jenis sampel: Jaringan hewan, dan sel   Penyimpanan: 2-8°C/-20°C selama 12 bulan dengan lampu peneduh   Periode valid : 12 bulan

Metode Purifikasi Protein

Secara umum, terdapat berbagai jenis pengikatan protein menuju pemurnian satu langkah protein sebagai berikut (Gambar 2).

(A) Pemurnian berbasis afinitas klasik berdasarkan interaksi non-kovalen antara tag afinitas yang menyatu dengan protein target dan ligan spesifiknya (permukaan);

(B) Pemurnian berbasis kovalen berdasarkan sistem Tag/Catcher, yang memanfaatkan pembentukan ikatan isopeptida spontan antara Catcher yang melekat pada permukaan dan tag peptida yang menyatu dengan protein target;

(C) Sistem bebas kolom untuk pemisahan protein berdasarkan tag fusi dengan kemampuan untuk beragregasi dalam kondisi lingkungan tertentu. Agregat yang terbentuk mengendap dan dapat dipisahkan dari pengotor (ekstrak biologis mentah dan/atau lisat sel).

Dalam pemurnian protein, pemisahan berbasis antibodi atau matriks dengan ligan spesifik untuk pengikatan tag afinitas adalah pendekatan yang umum digunakan. Dalam bidang ini, berbagai peptida telah menunjukkan hasil yang menjanjikan sebagai tag pemurnian afinitas, karena menunjukkan toksisitas rendah terhadap sel inang dan terbukti lebih stabil secara kimia daripada tag (protein) yang lebih besar. Beberapa sudah banyak diterapkan dalam strategi pemurnian satu langkah, dengan keuntungan utama yang dapat diadaptasi dari skala laboratorium ke skala industri dengan cara yang hemat biaya tanpa mengorbankan hasil protein yang dimurnikan (Freitas dkk., 2022).

Sistem pemisahan dan pemulihan berbasis tag afinitas telah meningkatkan pemurnian protein, tetapi seperti sistem pemurnian protein lainnya, sistem ini tidak selalu mudah. Sistem ini dapat memakan waktu, karena memerlukan beberapa langkah analitis, dan dapat mencakup biaya ekonomi dan ekologi yang tinggi yang terkait dengan persyaratan bahan habis pakai dan sumber daya khusus (yaitu sumber daya manusia yang berkualitas), dan penggunaan reagen berbahaya/polutan selama operasi, masing-masing.

Menanggapi beberapa kelemahan ini, beberapa tag telah disaring atau direkayasa untuk memungkinkan pemurnian/imobilisasi protein yang efisien dan hemat biaya. Untuk tag yang mapan, penggunaan baru juga telah muncul, yaitu dalam pemurnian dan imobilisasi protein satu langkah. Oleh karena itu, tag pemurnian/imobilisasi protein yang direkayasa dan tidak direkayasa yang muncul atau memiliki penggunaan baru yang dilaporkan dalam lustrum terakhir ditinjau dalam bagian ini (Tabel 2).

Tabel 2. Design Tag Afinitas yang dapat digunakan dalam proses pemurnian protein

Berikut adalah produk dari manufaktur Elabscience yang dapat digunakan untuk pemurnian protein.

Tabel 3. Produk Purifikasi Protein dengan Kit Elabscience

Katalog	Spesifikasi	Model
EA-TP-K001 DYKDDDDK-tagged Protein Purification Kit 1T	Ruang Lingkup Aplikasi: Pemurnian afinitas protein fusi tag DYKDDDDK. Tag DYKDDDDK dapat ditemukan di N-terminal, C-terminal atau tengah protein, seperti protein fusi DYKDDDDK terminal-N (DYKDDDDK-Protein), protein fusi DYKDDDDK terminal-C (Protein DYKDDDDK) dan N-terminal yang dimodifikasi Met Protein fusi DYKDDDDK (Bertemu DYKDDDDK-Protein).   Penyimpanan: -20℃, 12 months
EA-TP-K002 HA (YPYDVPDYA)-tagged Protein Purification Kit 1T	Ruang Lingkup Aplikasi: Pemurnian afinitas protein fusi tag HA. Tag HA dapat terletak di terminal-N, terminal-C atau di tengah-tengah protein, seperti protein fusi HA terminal-N (HA-Protein), protein fusi HA terminal-C (Protein-HA) dan N-termodifikasi Met- Protein fusi HA terminal (Met-HA-Protein).   Penyimpanan: -20℃, 12 months
EA-TP-K003 MYC (EQKLISEEDL)-tagged Protein Purification Kit 1T	Ruang Lingkup Aplikasi: Pemurnian afinitas protein fusi tag MYC. Tag MYC dapat terletak di N-terminal, C-terminal atau tengah protein, seperti N-terminal MYC fusion protein (MYC-Protein), C-terminal MYC fusion protein (Protein-MYC) dan Met Modified N- Protein fusi MYC terminal (Met-MYC-Protein).   Penyimpanan: -20℃, 12 months
EA-TP-K004 GST-tagged Protein Purification Kit 10T	Ruang Lingkup Aplikasi: Pemurnian glutathione S-transferase, protein yang bergantung pada glutathione, dan turunan glutathione rekombinan dalam berbagai sistem ekspresi.   Penyimpanan: 4℃, 12 months
EA-TP-K005 His(HHHHHH)-tagged Protein Purification Kit 10T	Ruang Lingkup Aplikasi: Memurnikan produk dengan tag-Nya di berbagai sistem ekspresi.   Penyimpanan: 4℃, 6 months

Untuk pertanyaan produk dan stock lebih lanjut Bapak/Ibu dapat menghubungi kami PT. Indogen melalui email sales.indogen@gmail.com atau melalui WhatsApp berikut untuk fast respon WhatsApp Indogen.

Referensi :

• Freitas, A. I., Domingues, L., dan Aguiar, T. Q. (2022). Tag-mediated single-step purification and immobilization of recombinant proteins toward protein-engineered advanced materials. Journal of Advanced Research, 36, 249-264. https://doi.org/10.1016/j.jare.2021.06.010
• Le, TD., Suttikhana, I. & Ashaolu, T.J. (2023) State of the art on the separation and purification of proteins by magnetic nanoparticles. J Nanobiotechnol 21, 363. https://doi.org/10.1186/s12951-023-02123-7
• Qi, C., Chen, L. (2024). Progress of ligand-modified agarose microspheres for protein isolation and purification. Microchim Acta 191, 149. https://doi.org/10.1007/s00604-024-06224-4

Artikel Terkait

1. https://indogen.id/3-metode-deteksi-protein-dari-merk-elabscience/
2. https://indogen.id/protein-purification/
3. https://indogen.id/recombinant-protein/
4. https://indogen.id/elabscience/