跑个漂亮的 Caspase-3 结果图，真的那么难吗？
丁香园
Caspase-3（CPP-32，Apoptain，Yama，SCA-1），半胱天冬酶家族成员之一，是凋亡的关键执行者，对许多关键的蛋白起着部分或全部的裂解作用，如核酶多聚（ADP-ribose）聚合酶（PARP）[1] 及众多细胞骨架相关的蛋白、激酶以及 Bcl-2 家族中凋亡相关的蛋白等[2] 。
Caspase-3 在肺、脾脏、心脏、肝脏、肾脏等中广泛表达，在大脑和骨骼肌中表达量稍低，在睾丸中表达量最低。同时在许多细胞系中都有发现 caspase-3 的表达，其中免疫相关的细胞中表达量最高[3] 。但据报道，MCF-7 人乳腺癌细胞系中，因在 CASP-3 基因 exon 3 中存在 47bp 的缺失而不表达 caspase 3 蛋白[4] 。
前体形式的 caspase-3 由一个前端功能区（prodomain）和一大一小两个催化亚单位构成。在特定的刺激比如配体受体互作、生长因子匮乏和细胞功能抑制剂等的作用下，未活化的酶原形式的 caspase-3 在 Asp-28/Ser-29（N 端功能前区）以及 Asp-175/Ser-176（大小亚基之间）被剪切活化，转变为活化的 p17 大亚基和 p12 小亚基片段。p17 和 p12 会二聚化，从而形成最终活化形式的 cleaved caspase-3[5,6] 。
图一 Caspase-3 活化示意图（图片源自文献 Zhiyong Han et al. (1997) J. Biol. Chem. 272, 13432–13436）
凋亡过程中最重要的事件之一即是 caspase-3 的活化，因此 cleaved caspase-3 的检测是凋亡研究中的常用手段。但在以往的技术咨询中我们发现不少老师在检测 cleaved caspase-3 时遇到问题。经过大量数据总结我们发现，老师们之所以检测不到 cleaved caspase-3，最主要的原因还是样本中没有足够比例的凋亡细胞。这种情况下我们该如何应对呢？CST 博士团队给您支个招，不妨翻翻实验记录，问问自己以下 7 个问题：
01 我诱导凋亡的方式合理吗？
Cleaved caspase-3 仅仅存在于正在发生凋亡的细胞中，未发生凋亡，或已经坏死的细胞中是检测不到 cleaved caspase-3 的。因此，样本的诱导处理显得尤为关键。细胞系、诱导试剂的浓度、诱导的时间长短等，对最终发生凋亡的细胞数量及其中 cleaved caspase-3 的量都会产生很大的影响。所以，根据不同的细胞系，诱导试剂的浓度、诱导时间长短都需要进行适当的摸索。我们建议客户在检测到 procaspase-3 的前提下，做时间和浓度梯度预实验，以确定您的药物对您的细胞系的最佳诱导 caspase-3 活化的条件。CST 通常用 staurosporine #9953（1μM for 3hours）或 etoposide #2200（25μM for 5 hours）处理 HeLa，NIH/3T3 或 C6 cells 作为 cleaved caspase-3 的阳性参照。更多靶点的阳性对照，请登陆CST网站——研究——靶标的阳性对照处理。
图二 蛋白质印迹分析
（图源自CST Caspase-3 Antibody #9662 抗体说明书）
为什么所有的实验都要设置对照？无论是初高中刚接触生物学实验设计还是上研究生后发表 SCI 文章，老师们以及 reviewer 都会敲着「黑板」强调强调再强调，每一个实验都必须有对照！因为设置适当的阴性、阳性甚至空白对照对于实验结果的准确、有效阐释至关重要！阅历丰富的老师应该和笔者一样深有感触：实验条件、样本类型之间生物学条件、试剂特异性甚至研究人员的差异都可能产生不一致的结果，导致不准确的结论。
02 我的细胞系是贴壁细胞吗？
因为贴壁细胞在发生凋亡后，有可能会变得比较难贴壁，所以有必要通过离心收集所有的悬浮细胞，一并混到刮下来的贴壁细胞中一起裂解。
03 裂解细胞时我超声了吗？
CST 研发科学家做过对照试验，与不超声相比，超声能最大程度地、均一稳定地提取 caspase-3，得到更强的信号。因此，CST 科学家建议在加入 1X 细胞裂解液（稀释成 1X 的 Blue Loading buffer Pack #7722 或 Red Loading buffer Pack #7723 或 Cell Lysis Buffer (10X) #9803 或 RIPA Buffer (10X) #9806）后、上样前对所有的样本进行超声处理。超声条件：在 35%～40% 的功率输出条件下破碎 3 次，每次 10 秒，各次之间间隔 10 秒，冰上操作。但不同的超声仪器有不同的性能，应根据生产商的建议进行个性化优化。如果您没有探头超声仪，也可用细的注射器针头反复吹打来破碎。
04 我的蛋白上样量足够吗？
对于组织提取的蛋白，由于只有一小部分细胞可能会发生凋亡。因此，CST 科学家建议每个孔上样 100 μg。而对于诱导的细胞系提取的蛋白，20～30 μg 就足够了。
05 我用的跑胶条件合适么？
我们通常强烈建议用 16% 或 4～20% Tris-Glycine 胶检测 cleaved caspase-3（17, 19k Da）。如果是用 Bis-Tris 胶，最好用更适应于小分子量电泳的 MES 跑胶缓冲液，而不是 MOPS 跑胶缓冲液。
06 我转膜用的膜孔径大小对么？
对于小分子量的靶标蛋白（比如 cleaved caspase-3），避免过转非常重要。我们推荐的转膜条件如下：0.2 μm 孔径膜，湿转，70V（200-250 mA）不超过 1.5 小时。转膜液 25 mM Tris，192 mM Glycine，和 20% methanol。0.2 μm 的孔径能最大程度的减少转膜过程中小分子量蛋白的丢失。另外，也有文献表示，使用戊二醛固定 NC 膜 30 min，能稳定 caspase-3 与 NC 膜的结合，从而促进 caspase-3 的检测[7]
