Western免疫印迹(Western
Blot)是将蛋白质转移到膜上,然后利用抗体进行检测。对已知表达蛋白,可用相应抗体作为一抗进行检测,对新基因的表达产物,可通过融合部分的抗体检测。
一、原理
与Southern或Northern杂交方法类似,但Western Blot采用的是聚丙烯酰胺凝胶电泳,被检测物是蛋白质,“探针”是抗体,“显色”用标记的二抗。经过PAGE分离的蛋白质样品,转移到固相载体(例如硝酸纤维素薄膜)上,固相载体以非共价键形式吸附蛋白质,且能保持电泳分离的多肽类型及其生物学活性不变。以固相载体上的蛋白质或多肽作为抗原,与对应的抗体起免疫反应,再与酶或同位素标记的第二抗体起反应,经过底物显色或放射自显影以检测电泳分离的特异性目的基因表达的蛋白成分。该技术也广泛应用于检测蛋白水平的表达。
二、试剂准备
1、SDS-PAGE试剂:见电泳实验。
2、匀浆缓冲液:1.0M Tris-HCl(pH 6.8)1.Oml;10%SDS 6.0ml;β-巯基乙醇 0.2ml;ddH2O 2.8ml。
3、转膜缓冲液:甘氨酸 2.9g;Tris 5.8g;SDS 0.37g;甲醇200ml;加ddH2O定容至1000ml。
4、0.01M PBS(pH7.4):NaCl 8.0g;KCl 0.2g;Na2HPO4 1.44g;KH2PO4 0.24g;加ddH2O至1000ml。
5、膜染色液:考马斯亮兰 0.2g;甲醇80ml;乙酸2ml;ddH2O118 ml。包被液(5%脱脂奶粉,现配):脱脂奶粉1.0g 溶于20ml的0.01M PBS中。
6、显色液:DAB 6.0mg;0.01M PBS 10.0ml;硫酸镍胺 0.1ml;H202 1.0μl。
三、操作步骤
(一)蛋白质样品获得:xx诱导表达后,可通过电泳上样缓冲液直接裂解细胞,真核细胞加匀浆缓冲液,机械或超声波室温匀浆0.5-1min。然后4℃,13,000g离心15min。取上清液作为样品。
(二)电泳:制备电泳凝胶,进行SDS-PAGE。
(三)转移:(半干式转移)
1、电泳结束后将胶条割至合适大小,用转膜缓冲液平衡,5min×3次。
2、膜处理:预先裁好与胶条同样大小的滤纸和NC膜,浸入转膜缓冲液中10min。
3、转膜:转膜装置从下至上依次按阳极碳板、24层滤纸、NC膜、凝胶、24层滤纸、阴极碳板的顺序放好,滤纸、凝胶、NC膜xx对齐,每一步去除气泡,上压500g重物,将碳板上多余的液体吸干。接通电源,恒流1mA/cm2,转移1.5hr。转移结束后,断开电源将膜取出,割取待测膜条做免疫印迹。将有蛋白标准的条带染色,放入膜染色液中50s后,在50%甲醇中多次脱色,至背景清晰,然后用双蒸水洗,风干夹于两层滤纸中保存,留与显色结果作对比。
(四)免疫反应:
1、用0.01M PBS洗膜,5min ×3次。
2、加入包被液,平稳摇动,室温2hr。
3、弃包被液,用0.01M PBS洗膜,5min×3次。
4、加入一抗(按合适稀释比例用0.01M PBS稀释,液体必须覆盖膜的全部),4℃ 放置12hr以上。阴性对照,以1%BSA取代一抗,其余步骤与实验组相同。
5、弃一抗和1%BSA,用0.01M PBS分别洗膜,5min×4次。
6、加入辣根过氧化物酶偶联的二抗(按合适稀释比例用0.01M PBS稀释),平稳摇动,室温2hr。
7、弃二抗,用0.01M PBS洗膜,5min×4次。
8、加入显色液,避光显色至出现条带时放入双蒸水中终止反应。
四、注意事项
1、一抗、二抗的稀释度、作用时间和温度对不同的蛋白要经过预实验确定{zj0}条件。
2、显色液必须新鲜配置使用,{zh1}加入H2O2。
3、DAB有致癌的潜在可能,操作时要小心仔细。
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表达蛋白的分离与纯化
大肠杆菌表达蛋白以可溶和不溶两种形式存在,需要不同的纯化策略。现在,许多蛋白质正在被发现而事先并不知道它们的功能,这些自然需要将蛋白质分离出来后,进行进一步的研究来获得。分析蛋白质的方法学现已极大的简化和改进。必须承认,蛋白质纯化比起DNA克隆和操作来是更具有艺术性的,尽管DNA序列具有异乎寻常的多样性(因而它是{wy}适合遗传物质的),但它却有标准的物理化学性质,而每一种蛋白质则有它自己的由氨基酸序列决定的物理化学性质(因而它具有执行众多生物学功能的用途)。正是蛋白质间的这些物理性质上的差异使它们得以能进行纯化但这也意味着需要对每一种待纯化的蛋白质研发一套新的方法。所幸的是,尽管存在这种固有的困难,但现已有多种方法可以利用,蛋白质纯化策略也已实际可行。目前,待研究蛋白或酶的基因的获得已是相当普遍的事。可诱导表达系统特别是Studier等发展的以噬菌体T7RNA聚合酶为基础的表达系统的出现使人们能近乎常规地获得过表达(overexpression),表达水平可达细胞蛋白的2%以上,有些甚至高达50%。
一、可溶性产物的纯化(融合T7•Tag的表达蛋白)
(一)试剂准备
采用T7• Tag Affinity Purification Kit
1.T7•Tag抗体琼脂。
2.B/W缓冲液:4.29mM Na2HPO4,1.47 mM KH2PO4,2.7 mM KCl,3. 0.137mM NaCl,1%吐温-20,pH7.3。
4. 洗脱缓冲液: 0.1M柠檬酸,pH2.2。
5. 中和缓冲液:2M Tris,pH10.4。
1. PEG 20000。
(二)操作步骤
1.100ml 含重组表达质粒的菌体诱导后,离心5000g×5min,弃上清,收获菌体,用10ml预冷的B/W缓冲液重悬。
2. 重悬液于冰上超声处理,直至样品不再粘稠,4℃离心 14000g×30min,取上清液,0.45μm膜抽滤后作为样品液。
3. 将结合T7•Tag抗体的琼脂充分悬起,平衡至室温,装入层析柱中。
4. B/W缓冲液平衡后样品液过柱。
5. 10ml B/W缓冲液过柱,洗去未结合蛋白。
6. 用5ml洗脱缓冲液过柱,每次1ml,洗脱液用含150μl中和缓冲液的离心管收集,混匀后置于冰上,直接SDS-PAGE分析。
7. 将洗脱下来的蛋白放入透析袋中,双蒸水透析24hr,中间换液数次。
8. 用PEG 20000浓缩蛋白。
(三)注意事项
蛋白在过层析柱前,要0.45μm膜抽滤,否则几次纯化后,柱子中会有不溶物。
二、包涵体的纯化
包涵体是外源基因在原核细胞中表达时,尤其在大肠杆菌中高效表达时,形成的由膜包裹的高密度、不溶性蛋白质颗粒,在显微镜下观察时为高折射区,与胞质中其他成分有明显区别。包涵体形成是比较复杂的,与胞质内蛋白质生成速率有关,新生成的多肽浓度较高,无充足的时间进行折叠,从而形成非结晶、无定形的蛋白质的聚集体;此外,包涵体的形成还被认为与宿主菌的培养条件,如培养基成分、温度、pH值、离子强度等因素有关。细胞中的生物学活性蛋白质常以可融性或分子复合物的形式存在,功能性的蛋白质总是折叠成特定的三维结构型。包涵体内的蛋白是非折叠状态的聚集体,不具有生物学活性,因此要获得具有生物学活性的蛋白质必须将包涵体溶解,释放出其中的蛋白质,并进行蛋白质的复性。包涵体的主要成分就是表达产物,其可占据集体蛋白的40%~95%,此外,还含有宿主菌的外膜蛋白、RNA聚合酶、RNA、DNA、脂类及糖类物质,所以分离包涵体后,还要采用适当的方法(如色谱法)进行重组蛋白质的纯化。
(一)试剂配制
1.缓冲液A:50mM Tris-HCl(pH8.0),2mM EDTA,100mM NaCl。
2.缓冲液B:50mM Tris-HCl(pH8.0),1mM EDTA,100 mM NaCl,1%NP-40。
3.缓冲液Ⅰ:50mM Tris-HCl (pH8.0),2mM EDTA,100 mM NaCl,0.5%Triton X-100(V/V),4M脲素。
4.缓冲液Ⅱ:50M Tris-HCl(pH8.0),2mM EDTA,100 mM NaCl,3% Triton X-100 。
1.缓冲液Ⅲ:50mM Tris-HCl(pH8.0),2mM EDTA,100 mM NaCl,0.5%Triton X-100,2M 盐酸胍。
5.缓冲液C:8M脲素,10mMβ-巯基乙醇,100 mM Tris-HCl(pH8.0),2mM EDTA及脱氧胆酸钠。
(二)操作步骤
1.用缓冲液A漂洗菌体细胞(10ml/g), 离心6000g×15min,收集菌体细胞,重复此步骤,将菌体细胞再在缓冲液A中洗涤一次。
2.将漂洗过的菌体细胞悬浮于缓冲液B中,超声破碎,镜检,破碎率高于95%,离心1500g×30min,收集包涵体沉淀。
3.将包涵体沉淀用缓冲液Ⅰ、缓冲液Ⅱ、缓冲液Ⅲ分别超声洗涤一次,1500g 离心收集包涵体沉淀。
4.包涵体的溶解:用含高浓度脲素的缓冲液室温放置30min,然后离心1500g×30min,留上清。将溶解后的蛋白质适当稀释,磁力搅拌,透析过夜。
5.溶解后的包涵体蛋白可通过亲和层析进一步纯化。
一、原理
与Southern或Northern杂交方法类似,但Western Blot采用的是聚丙烯酰胺凝胶电泳,被检测物是蛋白质,“探针”是抗体,“显色”用标记的二抗。经过PAGE分离的蛋白质样品,转移到固相载体(例如硝酸纤维素薄膜)上,固相载体以非共价键形式吸附蛋白质,且能保持电泳分离的多肽类型及其生物学活性不变。以固相载体上的蛋白质或多肽作为抗原,与对应的抗体起免疫反应,再与酶或同位素标记的第二抗体起反应,经过底物显色或放射自显影以检测电泳分离的特异性目的基因表达的蛋白成分。该技术也广泛应用于检测蛋白水平的表达。
二、试剂准备
1、SDS-PAGE试剂:见电泳实验。
2、匀浆缓冲液:1.0M Tris-HCl(pH 6.8)1.Oml;10%SDS 6.0ml;β-巯基乙醇 0.2ml;ddH2O 2.8ml。
3、转膜缓冲液:甘氨酸 2.9g;Tris 5.8g;SDS 0.37g;甲醇200ml;加ddH2O定容至1000ml。
4、0.01M PBS(pH7.4):NaCl 8.0g;KCl 0.2g;Na2HPO4 1.44g;KH2PO4 0.24g;加ddH2O至1000ml。
5、膜染色液:考马斯亮兰 0.2g;甲醇80ml;乙酸2ml;ddH2O118 ml。包被液(5%脱脂奶粉,现配):脱脂奶粉1.0g 溶于20ml的0.01M PBS中。
6、显色液:DAB 6.0mg;0.01M PBS 10.0ml;硫酸镍胺 0.1ml;H202 1.0μl。
三、操作步骤
(一)蛋白质样品获得:xx诱导表达后,可通过电泳上样缓冲液直接裂解细胞,真核细胞加匀浆缓冲液,机械或超声波室温匀浆0.5-1min。然后4℃,13,000g离心15min。取上清液作为样品。
(二)电泳:制备电泳凝胶,进行SDS-PAGE。
(三)转移:(半干式转移)
1、电泳结束后将胶条割至合适大小,用转膜缓冲液平衡,5min×3次。
2、膜处理:预先裁好与胶条同样大小的滤纸和NC膜,浸入转膜缓冲液中10min。
3、转膜:转膜装置从下至上依次按阳极碳板、24层滤纸、NC膜、凝胶、24层滤纸、阴极碳板的顺序放好,滤纸、凝胶、NC膜xx对齐,每一步去除气泡,上压500g重物,将碳板上多余的液体吸干。接通电源,恒流1mA/cm2,转移1.5hr。转移结束后,断开电源将膜取出,割取待测膜条做免疫印迹。将有蛋白标准的条带染色,放入膜染色液中50s后,在50%甲醇中多次脱色,至背景清晰,然后用双蒸水洗,风干夹于两层滤纸中保存,留与显色结果作对比。
(四)免疫反应:
1、用0.01M PBS洗膜,5min ×3次。
2、加入包被液,平稳摇动,室温2hr。
3、弃包被液,用0.01M PBS洗膜,5min×3次。
4、加入一抗(按合适稀释比例用0.01M PBS稀释,液体必须覆盖膜的全部),4℃ 放置12hr以上。阴性对照,以1%BSA取代一抗,其余步骤与实验组相同。
5、弃一抗和1%BSA,用0.01M PBS分别洗膜,5min×4次。
6、加入辣根过氧化物酶偶联的二抗(按合适稀释比例用0.01M PBS稀释),平稳摇动,室温2hr。
7、弃二抗,用0.01M PBS洗膜,5min×4次。
8、加入显色液,避光显色至出现条带时放入双蒸水中终止反应。
四、注意事项
1、一抗、二抗的稀释度、作用时间和温度对不同的蛋白要经过预实验确定{zj0}条件。
2、显色液必须新鲜配置使用,{zh1}加入H2O2。
3、DAB有致癌的潜在可能,操作时要小心仔细。
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表达蛋白的分离与纯化
大肠杆菌表达蛋白以可溶和不溶两种形式存在,需要不同的纯化策略。现在,许多蛋白质正在被发现而事先并不知道它们的功能,这些自然需要将蛋白质分离出来后,进行进一步的研究来获得。分析蛋白质的方法学现已极大的简化和改进。必须承认,蛋白质纯化比起DNA克隆和操作来是更具有艺术性的,尽管DNA序列具有异乎寻常的多样性(因而它是{wy}适合遗传物质的),但它却有标准的物理化学性质,而每一种蛋白质则有它自己的由氨基酸序列决定的物理化学性质(因而它具有执行众多生物学功能的用途)。正是蛋白质间的这些物理性质上的差异使它们得以能进行纯化但这也意味着需要对每一种待纯化的蛋白质研发一套新的方法。所幸的是,尽管存在这种固有的困难,但现已有多种方法可以利用,蛋白质纯化策略也已实际可行。目前,待研究蛋白或酶的基因的获得已是相当普遍的事。可诱导表达系统特别是Studier等发展的以噬菌体T7RNA聚合酶为基础的表达系统的出现使人们能近乎常规地获得过表达(overexpression),表达水平可达细胞蛋白的2%以上,有些甚至高达50%。
一、可溶性产物的纯化(融合T7•Tag的表达蛋白)
(一)试剂准备
采用T7• Tag Affinity Purification Kit
1.T7•Tag抗体琼脂。
2.B/W缓冲液:4.29mM Na2HPO4,1.47 mM KH2PO4,2.7 mM KCl,3. 0.137mM NaCl,1%吐温-20,pH7.3。
4. 洗脱缓冲液: 0.1M柠檬酸,pH2.2。
5. 中和缓冲液:2M Tris,pH10.4。
1. PEG 20000。
(二)操作步骤
1.100ml 含重组表达质粒的菌体诱导后,离心5000g×5min,弃上清,收获菌体,用10ml预冷的B/W缓冲液重悬。
2. 重悬液于冰上超声处理,直至样品不再粘稠,4℃离心 14000g×30min,取上清液,0.45μm膜抽滤后作为样品液。
3. 将结合T7•Tag抗体的琼脂充分悬起,平衡至室温,装入层析柱中。
4. B/W缓冲液平衡后样品液过柱。
5. 10ml B/W缓冲液过柱,洗去未结合蛋白。
6. 用5ml洗脱缓冲液过柱,每次1ml,洗脱液用含150μl中和缓冲液的离心管收集,混匀后置于冰上,直接SDS-PAGE分析。
7. 将洗脱下来的蛋白放入透析袋中,双蒸水透析24hr,中间换液数次。
8. 用PEG 20000浓缩蛋白。
(三)注意事项
蛋白在过层析柱前,要0.45μm膜抽滤,否则几次纯化后,柱子中会有不溶物。
二、包涵体的纯化
包涵体是外源基因在原核细胞中表达时,尤其在大肠杆菌中高效表达时,形成的由膜包裹的高密度、不溶性蛋白质颗粒,在显微镜下观察时为高折射区,与胞质中其他成分有明显区别。包涵体形成是比较复杂的,与胞质内蛋白质生成速率有关,新生成的多肽浓度较高,无充足的时间进行折叠,从而形成非结晶、无定形的蛋白质的聚集体;此外,包涵体的形成还被认为与宿主菌的培养条件,如培养基成分、温度、pH值、离子强度等因素有关。细胞中的生物学活性蛋白质常以可融性或分子复合物的形式存在,功能性的蛋白质总是折叠成特定的三维结构型。包涵体内的蛋白是非折叠状态的聚集体,不具有生物学活性,因此要获得具有生物学活性的蛋白质必须将包涵体溶解,释放出其中的蛋白质,并进行蛋白质的复性。包涵体的主要成分就是表达产物,其可占据集体蛋白的40%~95%,此外,还含有宿主菌的外膜蛋白、RNA聚合酶、RNA、DNA、脂类及糖类物质,所以分离包涵体后,还要采用适当的方法(如色谱法)进行重组蛋白质的纯化。
(一)试剂配制
1.缓冲液A:50mM Tris-HCl(pH8.0),2mM EDTA,100mM NaCl。
2.缓冲液B:50mM Tris-HCl(pH8.0),1mM EDTA,100 mM NaCl,1%NP-40。
3.缓冲液Ⅰ:50mM Tris-HCl (pH8.0),2mM EDTA,100 mM NaCl,0.5%Triton X-100(V/V),4M脲素。
4.缓冲液Ⅱ:50M Tris-HCl(pH8.0),2mM EDTA,100 mM NaCl,3% Triton X-100 。
1.缓冲液Ⅲ:50mM Tris-HCl(pH8.0),2mM EDTA,100 mM NaCl,0.5%Triton X-100,2M 盐酸胍。
5.缓冲液C:8M脲素,10mMβ-巯基乙醇,100 mM Tris-HCl(pH8.0),2mM EDTA及脱氧胆酸钠。
(二)操作步骤
1.用缓冲液A漂洗菌体细胞(10ml/g), 离心6000g×15min,收集菌体细胞,重复此步骤,将菌体细胞再在缓冲液A中洗涤一次。
2.将漂洗过的菌体细胞悬浮于缓冲液B中,超声破碎,镜检,破碎率高于95%,离心1500g×30min,收集包涵体沉淀。
3.将包涵体沉淀用缓冲液Ⅰ、缓冲液Ⅱ、缓冲液Ⅲ分别超声洗涤一次,1500g 离心收集包涵体沉淀。
4.包涵体的溶解:用含高浓度脲素的缓冲液室温放置30min,然后离心1500g×30min,留上清。将溶解后的蛋白质适当稀释,磁力搅拌,透析过夜。
5.溶解后的包涵体蛋白可通过亲和层析进一步纯化。
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