磁珠是何方神圣? 如何慧眼識“珠”?
生物磁珠一般是具有細小粒徑 (μm) 的超順磁微球。具有以下特點:
1) 極強順磁性,在磁場中能夠迅速聚集,離開磁場后又能均勻分散;
2) 合適且均一的粒徑,保證其具有足夠強的磁響應性又不會沉降;
3) 豐富的表面活性基團,以便和生物分子偶聯,并在外磁場的作用下實現與被待測樣品的分離。
圖 1. MCE 磁珠組成
A、G、L、A/G 代表 Protein A、Protein G、Protein L 及 Protein A/G;
Anti-HA、Anti-Flag、Anti-c-Myc、Anti-GST 代表 Anti-HA 抗體、Anti-Flag 抗體、Anti-c-Myc 抗體及 Anti-GST 抗體
選磁珠時,首先關注磁珠磁性 (磁吸時間)、粒徑 (大小及均一度) 等。其次根據實驗目的,選擇合適的表面活性基團以及由此衍生的偶聯方式、蛋白結合量等。
比如,如果您的目標蛋白帶有融合標簽,可一步到位選擇:
·Anti-HA Magnetic Beads (HY-K0201)
·Anti-Flag Magnetic Beads (HY-K0207)
·Anti-c-Myc Magnetic Beads (HY-K0206)
·Anti-GST Magnetic Beads (HY-K0222)
如果您的目標蛋白帶有生物素標記,可選擇
·Streptavidin Magnetic Beads (HY-K0208)
如果您有可識別靶蛋白的抗體,可選擇
·Protein A/G Magnetic Beads (HY-K0202)
·Protein A Magnetic Beads (HY-K0203)
·Protein G Magnetic Beads (HY-K0204)
·Protein L Magnetic Beads (HY-K0205)
下面以 Protein A/G磁珠為例,詳述 IP 實驗步驟、可能存在的問題及解決方法。
■ Step 1——抗原樣品制備
制備抗原樣品 (細胞裂解物) 是 IP 的一步,也是關鍵的一步。正確的細胞裂解液可以穩定天然蛋白質構象、抑制酶活性、很大限度地減少抗體結合位點變性并釋放細胞或組織中的蛋白質。一般可選 NP-40、RIPA、Western 及 IP 細胞裂解液等??乖瓨悠窇冀K保存在冰上,并將蛋白酶抑制劑添加到裂解液中以防止蛋白水解。
注 1:Co-IP 實驗時,常用 NP-40 等非離子型裂解液,以免破壞蛋白-蛋白相互作用。
注 2:確保目的蛋白在抗原樣品中有較高水平表達。
圖 2. 培養、收集、裂解細胞,釋放靶蛋白
■ Step 2——樣本結合
通過此步驟,您將獲得磁珠—抗體—抗原樣品復合物。磁珠、抗體、抗原樣品的加樣順序對靶蛋白得率有一定影響。
圖 3. 常見 IP 實驗的樣本結合步驟
All in one——直接將磁珠、抗體、抗原樣品混合到一起;
直接結合——抗體和磁珠先結合,再和抗原樣品結合;
間接結合——抗體和抗原樣品先結合,再和磁珠結合。
可選步驟 1——抗原樣品預處理:為減少非特異性結合,可將抗原樣品單獨與 Protein A/G 磁珠或同型對照抗體結合。
(預處理有助于去除在 IP 過程中可能與抗體或磁珠非特異性結合的分子,從而改善信噪比。)
可選步驟 2——抗體的交聯固定:如果不希望抗體與目標蛋白共洗脫,可在直接結合時,使用交聯劑將抗體共價連接到 Protein A/G 上。后續使用酸性洗脫法洗脫靶蛋白。
(直接將磁珠、抗體、抗原樣品混合到一起,速度極快,但獲得的靶蛋白純度和得率會很低;間接結合靶蛋白得率較高,但在洗脫步驟時,抗體會和靶蛋白一起被洗脫;直接結合,蛋白得率也較高,且可通過交聯固定抗體,達到單獨洗脫靶蛋白的目的。)
一般情況下,如果靶蛋白豐度較高,直接結合與間接結合差別不大,均可選;如果靶蛋白豐度不高,可選間接結合以獲得更高的靶蛋白得率。
樣本結合步驟中的結合/洗滌緩沖液也非常重要。一般情況下,您的結合/洗滌緩沖液可以為同一種緩沖液,如 TBST/PBST。另外可通過加入去垢劑 (如 0.5-1% NP-40/TritonX-100/Tween-20)、增加鹽離子濃度 (如 250 mM NaCl/1-2 mM DTT/β-ME)、增加洗滌次數等來提高洗雜效率。
■ Step 3——抗原洗脫
一般根據下游應用選擇洗脫方法:
圖 4. 常見抗原洗脫方法
1) 變性洗脫法:如果下游分析是用免疫印跡 (Western Blot),則通常直接使用 SDS-PAGE Loading Buffer 進行洗脫 (95°C 加熱 5 mins)。該緩沖液可使蛋白質變性還原并用于電泳,十分有效,適用于親和作用的解離。但該方法也會洗脫下抗體等非靶分子,且獲得的蛋白不具備生物活性。
2) 酸性洗脫法:0.1 M-0.15 M 甘氨酸 (pH 2.5-3) 是 IP 中較高效的非變性洗脫緩沖液,低 pH 水平可以解離大多數抗體-抗原相互作用。此方法洗脫的樣品保持原有的生物活性,可用于后期功能分析。但酸性洗脫不是全能方法,采用該緩沖液可能無法解離某些抗體—抗原相互作用,而且部分抗體對低 pH 環境敏感。
注 1:在洗脫前的接收管中提前加入中和液,可緩解抗體對于低 pH 環境的敏感。
注 2:低 pH 水平也可以解離未交聯情況下的抗體—Protein A/G 相互作用。如果不希望抗體與靶蛋白共洗脫,可在樣本結合步驟時,使用交聯劑將抗體共價連接到 Protein A/G 上。而后再用酸性洗脫法洗脫靶蛋白。
3) 競爭性洗脫法:如果靶蛋白帶有標簽,可用高濃度標簽或配體進行競爭性洗脫。如 Flag 標簽蛋白,可用3×Flag peptide 競爭性洗脫,此方法洗脫的樣品保持原有生物活性,可用于后期功能分析,而且還沒有抗體片段污染。
■ Step 4——WB 驗證
設計好實驗,優化好條件,配好各種 buffer 和工作液,按照 protocol,小心翼翼的絲毫不敢怠慢,一通操作猛如虎,一看結果。
1) 靶蛋白信號微弱或無信號
靈魂五問:蛋白表達了嗎?上樣量足夠嗎?孵育時間充足嗎?裂解液選的合適嗎?洗脫方法合適嗎?
圖 5. IP 組信號微弱或無信號,Input 組有條帶,IP 組沒條帶或條帶很弱
解決方案詳戳 “冬風吹,戰鼓擂,蛋白純化,我怕誰!
2) 高背景值或多條帶
a. 優化蛋白上樣量,IP 時總蛋白上樣量過多可能會造成非特異性結合,建議上樣量為 1 mg 左右;蛋白電泳時,優化上樣量以觀察特定信號;
b. 優化洗滌緩沖液,通過向洗滌緩沖液中加入去垢劑 (如 0.5-1% NP-40/TritonX-100/Tween-20)、增加鹽離子濃度 (如 250 mM NaCl/1-2 mM DTT/β-ME)、增加洗滌時間、洗滌次數等降低背景;
c. 非必需的高強度洗脫緩沖液 (如 SDS-PAGE 上樣緩沖液) 將導致多種非特異蛋白 (如Protein A/G 或鏈霉親和素亞基) 與抗原一起被共洗脫下來。溫和的緩沖液 (如 0.1 M 甘氨酸,pH 2.5) 可以防止此類污染;
d. 抗體污染問題:參考前面關于抗體交聯固定的討論或使用不同種屬的一抗進行 IP 和蛋白質免疫印跡檢測;
e. 使用恰當的蛋白酶抑制劑,防止蛋白降解;
f. 對抗原樣品預處理 (將抗原樣品單獨與 Protein A/G 磁珠或同型對照抗體結合),可減少部分非特異性結合。
3)陽性及陰性對照設置
成功的條帶總是相似的,失敗的條帶各有各的不同。分析結果時,有陰性、陽性對照能一步到位幫您分析原因。
陽性對照:證實細胞裂解物中確實存在靶蛋白 (IP) 或者互作蛋白對 (Co-IP,比如誘餌蛋白 X 和靶蛋白 Y),即為常說的 input??芍苯邮褂眉毎呀馕锘蛘叱樘岷玫牡鞍兹芤哼M行 Western Blot。
陰性對照:IP/Co-IP 后靶蛋白或者互作蛋白對都檢測到了,固然是值得高興的,但是這結果是不是假陽性呢?還得做個陰性對照。例如,同型對照抗體 (沒有特異靶標的一抗,但在類別和亞型上,其跟實驗應用中的靶標一抗一致) 等。
Output:在某些 Co-IP 實驗中,實驗人員會把 IP 后的上清分別進行誘餌蛋白 X 和靶蛋白 Y 的 WB 檢測,該對照組稱為 output 組。
......
好了,說了這么多,希望本篇對大家有所幫助,?;锇閭兡玫叫膬x的實驗結果。
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