Việc tinh sạch protein tái tổ hợp là điều kiện tiên quyết trong rất nhiều ứng dụng để nghiên cứu cấu trúc và chức năng của protein. Protein tái tổ hợp được biểu hiện với một loại protein dung hợp ở đầu N hoặc đầu C, giúp cho việc phát hiện và tinh sạch được diễn ra dễ dàng. Một trong những protein dung hợp được sử dụng đó là His-tag, nó gồm 6 – 9 histidine [35]. Vì kích thước rất nhỏ chỉ khoảng 0.84 kDa cho nên đuôi này không làm thay đổi nhiều độ tích điện hay thường không làm ảnh hưởng đến việc hình thành gấp xoắn, do đó không làm ảnh hưởng đến cấu trúc,
chức năng của protein [5]. Tuy nhiên đây cũng có thể là nhược điểm của phương pháp này, vì có thế có những tương tác không đặc hiệu với các protein tổng số có nhiều axit amin histidine.
Nguyên lý: Tinh sạch protein gắn đuôi His bằng phương pháp sắc ký ái lực kim loại cố định (Immobilized metal affinity chromatography gọi tắt là IMAC) dựa vào ái lực giữa nhóm axit amin Histidine và ion kim loại hóa trị II (Ni2+ hoặc Co2+) như Hình 10. Những ion kim loại này được cố định trên ma trận sắc ký bằng nitrilotriacetic acid (NTA) hoặc iminodiacetic acid (IDA) [4]. Điều kiện có thể thu protein gắn đuôi His từ phương pháp IMAC dựa vào tính cạnh tranh của imidazole với đuôi His.
Hình 10: Cơ chế tinh sạch của phương pháp sắc ký ái lực với Nickel [25] Phương pháp ái lực với đuôi His và Ni-NTA phụ thuộc vào cấu trúc bậc một của đuôi His, do đó protein gắn đuôi His có thể tinh sạch được ở điều kiện tự nhiên hoặc điều kiện biến tính. Điều này có thể giúp tinh sạch các protein ở dạng thể vùi khi biểu hiện ở mức độ cao ở E. coli. Protein gắn đuôi His có thể biểu hiện và tinh sạch từ nhiều hệ thống khác nhau, trong số đó, phương pháp tinh sạch bằng IMAC giúp thu được mức độ protein biểu hiện khá cao (từ 10-50 mg/l) và nhanh chóng [29].