近些年来,蛋白质组学研究是生物领域比较热门和研究广泛的方向。而Western Blot实验是研究蛋白组学的基本实验操作。但是一个成功的Western Blot实验结果需要注意很多细节。
Western Blot即蛋白质免疫印迹实验,利用抗原抗体特异性结合来检测目的蛋白的表达量。蛋白质印迹法是由瑞士米歇尔弗雷德里希生物研究所(Friedrich Miescher Institute)的Harry Towbin在1979年提出的。在尼尔·伯奈特(Neal Burnette)于1981年所著的《分析生物化学》(Analytical Biochemistry)中首次被称为Western Blot。蛋白免疫印迹(Western Blot)是将电泳分离后的细胞或组织中的蛋白质从凝胶转移到固相支持物NC膜或PVDF膜上,然后用特异性抗体检测某特定抗原的一种蛋白质检测技术,现已广泛应用于基因在蛋白水平的表达研究、抗体活性检测和疾病早期诊断等多个方面。
下面详细介绍每一步的操作:
一、样品的制备
样本来源一般分为细胞和组织,常用的裂解液为RIPA(强)裂解液,需要加入适量的蛋白酶抑制剂。根据所收集的细胞沉淀多少或组织块大小,加入适量的裂解液。根据说明书,冰上裂解10min或30min,定时进行涡旋震荡。用BCA试剂盒进行蛋白定量,加入Loading Buffer于99℃的金属浴上煮样10min。
l 加入的Loading Buffer目的
主要成分 |
主要功能 |
SDS |
使蛋白质变性并带上负电荷 |
甘油 |
增加样品密度,使样品沉降 |
溴酚蓝 |
离子型染料,可观察蛋白的迁移 |
DTT |
减少二硫键的形成 |
二、凝胶电泳
* SDS凝胶配置原则:
先配置分离胶,再配置浓缩胶;
分子量越高,分离胶浓度越低;
根据上样量选择对应的玻璃板和梳子。
配胶成分表:
|
分离胶15% |
分离胶12% |
分离胶10% |
分离胶8% |
浓缩胶5% |
总体积 |
10ml |
10ml |
10ml |
10ml |
5ml |
30%丙烯酰胺(29:1) |
5ml |
4ml |
3.3ml |
2.7ml |
0.83ml |
4XSDS-PAGE浓缩胶 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1.25ml |
4XSDS-PAGE分离胶 |
2.5ml |
2.5ml |
2.5ml |
2.5ml |
0 |
10%过硫酸铵 |
40ul |
40ul |
40ul |
40ul |
30ul |
TEMED |
4ul |
4ul |
4ul |
4ul |
3ul |
ddH2O |
2.4ml |
3.4ml |
4.1ml |
4.7ml |
2.84ml |
最佳分离范围 |
10-40KD |
12-60KD |
20-80KD |
30-90KD |
—— |
配胶注意事项:
(1)清洗玻璃板:可以先用海绵擦清洗玻璃板,在用去离子水润洗一次,可以放置于烘箱或通风厨中晾干。
(2)按照配胶表进行配置,充分混匀后在玻璃板中灌胶。
(3)加水或者醇类液封,速度要慢,防止将分离胶冲不匀或变形。
* 电泳
采用SDS-PAGE电泳,每孔上样量可为20-50ng。在适当空内加入marker。先用80V电压使样品进行充分浓缩,到达分离胶后调为120V,当溴酚蓝要跑出即可终止电泳,进行转膜。
* 转膜
一般分为PVDF膜和NC膜,PVDF膜价格较贵,结合能力较强;NC膜价格便宜,结合能力较PVDF膜差,不能重复使用。
PVDF膜是疏水性的,膜孔径有大有小,随着膜孔径的不断减小,膜对低分子量的蛋白结合就越牢固。大于20 kDa的蛋白选用0.45 um的膜,小于20 kDa的蛋白选用0.2 um的膜。PVDF膜在使用时需预处理,用甲醇激活15s,目的是活化膜上的正电基团,使其更容易与带负电的蛋白结合(注意:不要有气泡!不要将胶放干!原理:电场力作用条件下,PAGE胶中的带负电荷的蛋白会发生定向迁移)。转膜过程会产热导致蛋白质降解,因此要使用冰袋散热。目前市面上的快速转膜液可以在常温下400mA转30min完成,方便快捷。
注意事项:
如果纸、膜比凝胶大就比较容易形成短路了,上下两层虑纸也不能因过大而相互接触,这样同样会短路,电流不会通过胶和虑纸。转移前和转移过程中看看电压就行,正常的半干是慢慢变高的,最后结束时一般是开始的 1.5-3 倍都是正常的。一般 Buffer 和滤纸选的对就不会短路。
转膜方法:湿转
转膜后可以用丽春红对膜进行染色,检验转膜效率。
* 封闭
一般用5%的脱脂奶粉或者5%的BSA进行封闭。对于磷酸化或者生物素标记的抗体只能用5%的BSA。封闭是假为室温1-2h。目的是去除非特异性结合。
* 一抗孵育
封闭后用TBST润洗一次,然后根据蛋白的分子量大小进行裁膜,将对应的膜放入用一抗稀释液配好的抗体中(具体稀释比例要根据抗体说明书进行)。在4℃条件下置于摇床上孵育过夜。
* 洗膜
一抗孵育结束后,回收一抗,用TBST洗膜,每次7min,洗3次。
* 二抗孵育
洗膜结束后,加入配好的二抗(对应好一抗的种属来源),室温下置于摇床上1h,然后回收二抗,再次洗膜。
* 显影
将PVDF膜洗干净后,滴加ECL发光液,孵育1min左右,可进行显影。
Western Blot可能遇到的问题:
无显色信号问题的原因分析:
1.裂解产物中抗原含量不足;
a. 抗原无表达或表达量过少
b. 蛋白降解或上样量不足
c. 裂解产物制备失误
2.制胶浓度比例不合适;
3.转膜不完全;
4.一抗稀释浓度过大;
5.二抗与一抗不匹配;
6.显色系统灵敏度不足
非特意性杂带出现的原因分析:
1.封闭或清洗不彻底;
2.一抗浓度过高;
3.蛋白降解;
4.抗体与非特异性蛋白交叉反应;
5.蛋白间聚集作用,形成二聚体;
6.转移膜使用不当;
7.操作过程中转移膜干燥
有一些污点的原因分析:
1.转膜有气泡;
2.孵育不均匀;
3.脱脂奶粉没有充分溶解