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免疫印迹法测定细胞分泌蛋白质含量

相关实验:细胞分泌蛋白质的含量测定实验

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简介

免疫印迹法(immunoblotting)是对蛋白质混合溶液中目的蛋白进行定性的方法,也是对目的蛋白在不同细胞或者同一种细胞不同条件下的相对含量进行半定量的方法。印迹技术最初用于核酸分子检测,后来人们发现蛋白质在电泳分离之后也可以转移并固定于膜上,因此该方法也用于蛋白质的定性定量分析。相对应于分析 DNA 的 Southern 印迹和分析 RNA 的 Northern 印迹(见第六章),蛋白质印迹被称为 Western blotting。由于其利用的是抗原-抗体结合的方法检测目的蛋白质,故也被称为免疫印迹技术。

 

原理

免疫印迹法测定细胞分泌蛋白质含量的基本原理是蛋白质进行免疫印迹之前通过物理或化学的方法使待测样品中的所有蛋白质成分沉淀,一方面去除各种糖、脂质和离子成分的影响,保证电泳效果;另一方面浓缩蛋白质,避免出现假阴性结果。混合物经变性聚丙烯酰胺凝胶电泳按分子量大小进行分离后,在电场中蛋白质分子从凝胶转移到NC膜或其他膜上,各个蛋白质条带的相对位置保持不变。然后采用特异性抗体检测目的蛋白质的含量。免疫印迹技术的基本流程如图10-7所示。

材料与仪器

器材:离心机、离心管、蛋白质转移装置
试剂:
①5xSDS-PAGE 样品缓冲液
电转移缓冲液
蒸馏水
④去离子水
⑤含有SDS和巯基乙醇的缓冲液
⑥1% NP-40 裂解缓冲液: 1 % NP-40, 50mmol/L Tris-HCl (pH 7 .4), 150mmol/L NaCl,0.1mmol/L PMSF, lμmol/L pepstatin,0.5mg/ ml leupeptin , 0.3μmol/L aprotinin 。
溴酚蓝指示剂
⑧TBST (TBS(Tris buffered saline/0.1 % Tween 20) 溶液
⑨ECL 反应液(A 液和 B 液等体积混合后立即使用)

 

步骤

免疫印迹法分析测定细胞分泌蛋白质含量基本过程与测定细胞可溶性蛋白相似,可分为如下几步,本方法以检测培养细胞内的色素上皮衍生因子(pigment epithelium-derived factor,PEDF)的表达状态为例说明免疫印迹检测技术的全过程。

A.细胞裂解物的制备:PEDF 位于细胞质,为检测细胞中 PEDF 的表达情况,需将细胞裂解(实验流程10-3),释放细胞内容物,提取细胞的总可溶性蛋白。有多种裂解细胞的方法可供使用(表10-3),可根据实验目的与实验条件进行选择。

 

在组织和细胞裂解过程中要特别注意蛋白质的降解问题。为此,可以在裂解缓冲液中加入多种蛋白酶抑制剂,并保持低温操作(表10-4)。当采用 SDS-PAGE 样品缓冲液直接煮沸裂解时,由于操作时间很短和 SDS 对蛋白质(包括蛋白酶)的强烈变性作用,可以不用蛋白酶抑制剂。

B. 盐析沉淀或者低温有机溶剂沉淀法沉淀总蛋白,一方面去除各种糖、脂质和离子成分的影响,保证电泳效果;另一方面浓缩蛋白质,避免出现假阴性结果。利用硫酸按沉淀分离纯化蛋白的具体实验操作指导供参考。

硫酸按的加入有如下几种方法: CD 加入固体盐法:用于饱和度较高而不增大溶液体积的情况;

@)加入饱和溶液法: 用于要求饱和度不高而原来溶液体积不大的情况;

@透析平衡法:先将样品装于透析袋中,然后浸入饱和硫酸铁溶液中进行透析,透析袋内硫酸按饱和度逐渐提高,达到设定浓度后,目的蛋白析出。

C细胞裂解物的蛋白定量:取 15μl 蛋白质混合溶液,利用前述的蛋白质定量微量法测定蛋白含量。如果浓度过高,可按比例稀释。

D.细胞裂解物的 SDS-PAGE:制备 SDS-PAGE 胶。取出相当于 10~50μg 蛋白的细胞裂解上清液,用 1xSDS-PAGE 样品缓冲液对各个样品体积差进行补齐,保证所有样品上样的蛋白质总质量和体积一致,最后加入四分之一体积的 5xSDS-PAGE 样品缓冲液,95℃ 加热 3 分钟,快速离心使蒸发到管壁的水分沉到管底。每个样品取出 25μl 进行上样,同时在另外泳道内加入预染色的蛋白质分子量标准。在凝胶上加 8V/cm 电压,待指示剂溴酚蓝进入分离胶后将电压提高到 10V/cm,直至指示剂前沿到达胶的底部,关掉电源。

E.蛋白质的电转移:电转移是指在电场中蛋白质从凝胶转移到转移膜上的过程,目前主要有两种电转移模式,一种是湿法,一种是半干法。两种方法均使用滤纸和海绵将凝胶和膜夹在中间制成“三明治”结构进行电转印,其区别在于所使用电转移缓冲液的体积、是否需要预冷系统以及电转移时间等。这两种方法转移效率都较高,因此常根据实验习惯以及所用设备选择电转移方法。

目前常用的转移膜有 3 种,分别是硝酸纤维素膜(NC膜)、PVDF 膜以及尼龙膜,各种膜的特点见表 10-5。

 

电转移缓冲液(取 Tris 碱 3.03g、甘氨酸 14.41g、甲醇 200ml,加水至 1000ml)需提前一天配制并保存于 4℃,蛋白质电泳完成以后,剥离凝胶并用蒸馏水短暂冲洗,将凝胶至于电转移缓冲液中平衡 10 分钟,按照图 10-8 依次装好胶和转移膜。如使用 PVDF 膜,需先将膜浸入微量的 100% 甲醇中数秒,直至整张膜变得半透明,用去离子水漂洗 PVDF 膜,放入电转移缓冲液中平衡3~5 分钟。NC膜直接浸润到电转移缓冲液中即可,浸泡大约 5 分钟即可进行电转移。转移的时间与使用的电流有关,可以高电流快速在 1 小时内完成转移,也可以在低电流下过夜。使用高电流时需要冷却转移装置。

 

 

F.目的蛋白的检测:在早期蛋白质印迹实验中,第二抗体主要使用 1251 标记,操作繁琐不便。20 世纪 90 年代以后,人们改进了酶标第二抗体的检测技术,采用了更为敏感的底物显色、化学发光和荧光底物来显示目的蛋白的有无和所在位置,大大推动了蛋白质印迹技术的普遍应用(表 10-6)。

在上述方法中,综合敏感度和操作程序,较佳的方法是采用增强化学发光(enhancedchemiluminescence,ECL)的方法。 ECL检测目的蛋白的效果取决于目的蛋白丰度以及抗体的特异性、亲和力和效价。ECL 法检测细胞裂解液中目的蛋白的主要步骤(实验流程 10-4)包括:封闭(blocking)转移膜的非特异结合位点;目的蛋白与特异性抗体或称第一抗体(primary antibody)结合;特异抗体与抗抗体或称第二抗体(secondary antibody)结合;底物化学发光及显影。


为比较不同样品的目的蛋白含量,可以将反应结果进行薄层扫描,比较各区带的峰面积;也可以在计算机扫描后,用相应软件计算不同区带信号的强弱。经一种抗体检测过的蛋白质转移膜要妥善保存。用含有 SDS 和巯基乙醇的缓冲液在 68℃ 洗涤转移膜 30 分钟,可以去除已经结合的抗体,而原本转移到膜上的蛋白损失却很小,因此可以再次用于另一种目的蛋白的检测。

 

注意事项

免疫印迹法也可以用于分泌蛋白的定性定量分析,但是不能单独使用。原因是:

①血液以及细胞培养上清的成分复杂,常含有多糖或者脂类等成分,干扰 SDS-PAGE 电泳结果,导致蛋白质混合物不能按照分子量很好地分离,致使后续结果混乱;

②如果样品中蛋白质浓度较低,免疫印迹检测很可能出现假阴性结果。所以在进行免疫印迹之前通过物理或化学的方法使待测样品中的所有蛋白质成分沉淀,一方面去除各种糖、脂质和离子成分的影响,保证电泳效果;另一方面浓缩蛋白质,避免出现假阴性结果。

 

来源:丁香实验

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