Abstract A series of silica-based bifunctional adsorbents containing both metal-chelating groups and epoxy groups for the concomitant purification and immobilization of His-tagged protein switch RG13, a potential bioreceptor for developing maltose biosensors, were prepared by controlling the ratio of iminodiacetic acid-conjugated silane (GLYMO-IDA) and silane (GLYMO) used for surface modification. The bifunctional adsorbent prepared with a [GLYMO-IDA]/[GLYMO] ratio of 0.2, containing a [metal chelating group]/[epoxy group] ratio of 1.42, was shown to exhibit a metal chelating capacity of 88.42 ± 15.91 μmole Cu2+/g, a protein adsorption capacity of 1.81 ± 0.19 mg/g and a superior selectivity over the other bifunctional adsorbents. Results of kinetic studies showed that selective adsorption and covalent bond formation at 4 °C were achieved in 1 h and 15 h, respectively, which allowed the sequential adsorption and covalent immobilization of protein switch RG13. A protein immobilization yield of 94.6% and a global activity yield of 63.4% were obtained, giving an immobilized protein switch RG13 with an enzymatic activity of 4.57 ± 0.19 U/g, under optimal conditions at pH 8.0 and 40 °C. In the repeated-batch operation, the bifunctional adsorbent-immobilized RG13 retained 91% of the original activity after 20 cycles, 39% higher than the counterpart prepared with monofunctional metal chelate adsorbent mediated solely by coordinate linkages.

中文翻译：

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使用二氧化硅基金属螯合物-环氧双功能吸附剂同时选择性吸附和共价固定带组氨酸标签的蛋白质开关

摘要 通过控制亚氨基二乙酸的比例，制备了一系列同时含有金属螯合基团和环氧基团的二氧化硅基双功能吸附剂，用于同时纯化和固定带组氨酸标签的蛋白质开关 RG13，一种用于开发麦芽糖生物传感器的潜在生物受体。共轭硅烷 (GLYMO-IDA) 和硅烷 (GLYMO) 用于表面改性。[GLYMO-IDA]/[GLYMO] 比率为 0.2、含有 [金属螯合基团]/[环氧基] 比率为 1.42 的双功能吸附剂显示出金属螯合能力为 88.42 ± 15.91 μmole Cu2+/ g，蛋白质吸附容量为 1.81 ± 0.19 mg/g，选择性优于其他双功能吸附剂。动力学研究结果表明，在 4°C 下分别在 1 小时和 15 小时内实现了选择性吸附和共价键形成，从而实现了蛋白质开关 RG13 的顺序吸附和共价固定。获得了 94.6% 的蛋白质固定产率和 63.4% 的全局活性产率，在 pH 8.0 和 40 °C 的最佳条件下，获得了酶活性为 4.57 ± 0.19 U/g 的固定化蛋白质开关 RG13。在重复批次操作中，双功能吸附剂固定的 RG13 在 20 次循环后保留了原始活性的 91%，比仅由配位键介导的单功能金属螯合吸附剂制备的对应物高 39%。获得了 94.6% 的蛋白质固定产率和 63.4% 的全局活性产率，在 pH 8.0 和 40 °C 的最佳条件下，获得了酶活性为 4.57 ± 0.19 U/g 的固定化蛋白质开关 RG13。在重复批次操作中，双功能吸附剂固定的 RG13 在 20 次循环后保留了原始活性的 91%，比仅由配位键介导的单功能金属螯合吸附剂制备的对应物高 39%。获得了 94.6% 的蛋白质固定产率和 63.4% 的全局活性产率，在 pH 8.0 和 40 °C 的最佳条件下，获得了酶活性为 4.57 ± 0.19 U/g 的固定化蛋白质开关 RG13。在重复批次操作中，双功能吸附剂固定的 RG13 在 20 次循环后保留了原始活性的 91%，比仅由配位键介导的单功能金属螯合吸附剂制备的对应物高 39%。