谣言粉碎机 | 别再用-20℃冰箱里保存样本了,这些蛋白降解了你都不知道!【靶点解惑】

abcam

发布于:2024-05-09

摘要:手把手教你解决Collagen I, Collagen III, Nrf2, eNOS因降解导致的WB无信号问题

做实验时常常会怀疑人生:明明已经按照实验室祖传标准流程一步步操作,但仍不是每一次都能够得到理想的结果!难道实验室传承多年的protocol也有bug? 


太过相信标准流程,说不定就忽视了实验中“亿些”可以优化的要点! 


那么如何避免一条protocol走到黑?


Abcam打造全新内容板块,一期一篇专题内容,重点讲解热门应用WB, IHC在实际操作过程中如何避免 “刻板印象” ,让我们一起学习如何科学的根据靶标特性优化实验流程吧!


本期内容将重点讲解WB实验中,如何针对容易降解的靶标蛋白进行实验条件的优化!

已经检测过好用的样本,变性煮样后小心翼翼的分装保存在-20℃,再次使用时也可能检测不到目的条带,是真的吗?

//话不多说,直接展示Abcam内部实验室结果!谣言终结者,有图有真相!


通常情况下,WB无信号的原因是复杂的,需要仔细对比实验流程中的每一个步骤,才有可能找到问题的关键。其中,蛋白是否被成功的提取和保存,是一个需要重点考虑的因素。


在细胞破裂蛋白抽提的过程中,蛋白酶也会被一起释放出来,混入蛋白样品中的蛋白酶会作用于样本中的靶标蛋白,导致原本已经提取出来的蛋白被降解掉,最终检测时可能会出现目的条带会变弱的情况,严重时还会无信号

那么,如何避免蛋白降解?

通常情况下,建议样本制备过程全程置于冰上或4℃环境下,同时在裂解液中添加蛋白酶抑制剂(现用现配)以防止蛋白降解。同时,不同细胞一般会含有多种不同种类的蛋白酶,为了更好的抑制蛋白降解,建议选择复合蛋白酶抑制剂。以下为部分复合蛋白酶抑制剂的名称、关键信息、抑制剂组成及靶向蛋白酶的详细信息:


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Kit name

Key

information

Inhibitors

included

Target 

protease/

phosphatase

Protease Inhibitor Cocktail

Optimized to generate the maximal protection to mammalian tissue and cell extracts.

Aprotinin, Leupeptin, Pepstain A, PMSF

Acidic protease, Cysteine protease, Mammalian acetylcholinesterase, Serine protease

Protease Inhibitor Cocktail (EDTA-free)

Ideal for mamalian cell/tissue lysates and bacterial cell extracts using metal chelation chromatography 

AEBSF hydrochloride, Aprotinin (bovine lung), Bestatin, E-64, Leupeptin hemisulfate, Pepstatin A

Aminopeptidase B and leucine aminopeptidase,  Aspartic protease, Cysteine protease, Serine protease

Protease Inhibitor Cocktail II

General use cocktail

AEBSF hydrochloride, Aprotinin (bovine lung), E-64, EDTA disodium salt, Leupeptin hemisulfate

Cysteine protease, Metalloprotease, Serine protease

Protease Inhibitor Cocktail III

Ideal for bacterial cell extracts using metal chelation chromatography 

AEBSF hydrochloride, Bestatin, E-64, EDTA disodium salt, Pepstatin A, 

Aminopeptidase B and leucine aminopeptidase, Aspartic protease, Cysteine protease, Metalloprotease,  Serine protease

Protease Inhibitor Cocktail IV

Ideal for fungal and yeast cell extracts

AEBSF hydrochloride, E-64, Pepstatin A, o-Phenanthroline

Aspartic protease, Cysteine protease, Metalloprotease, Serine protease










然而,有时也会发现,就算已经按照上述要求做了,并且将样本分装好保存在-20℃冰箱内,可再次使用时也还是会检测不到目的条带,这是为什么呢?


这种通用protocol无法解决的情况,则需要考虑是否是靶标特性引起的。


以下3个例子,教你如何快速识别靶标蛋白特性,get样本处理新技能,解决因降解导致的WB无信号烦恼!


1.特别容易降解,必须使用新鲜制备的裂解液才能够检测到靶标蛋白,例如eNOS。



eNOS是一个特别典型的,需要现用现制备裂解液的靶标蛋白,主要是因为eNOS蛋白在裂解液中储存时极易发生降解。所以,为了避免蛋白降解后导致检测信号减弱,请使用新鲜制备的全细胞裂解液,并立即用于WB检测。


eNOS蛋白预测大小为133 kDa,同时存在约60 kDa的剪切体形式,在WB检测时可能会观察到多条条带现象。对于分子量大于100 kDa的蛋白,建议选择适用于大分子量蛋白检测的实验条件,例如,在WB实验中使用较低浓度的分离胶(如6~8%)进行电泳;转膜时,建议使用0.45μm的PVDF膜,转膜缓冲液中的甲醇含量可选择10%或更低浓度,同时加入SDS至终浓度为0.1%。


刺激诱导对于部分细胞系中eNOS及其磷酸化蛋白的检测是必要的。例如:部分细胞系在经过药物刺激处理之后更易检测到eNOS蛋白(eg:10 µg/ml LPS刺激处理HepG2细胞2小时);部分细胞系在经过药物刺激处理之后更易检测到eNOS(phospho S1177)蛋白(eg:pervanadate或VEGF刺激处理的HUVEC细胞;PMA刺激处理的THP1细胞);在检测磷酸化eNOS蛋白时,可设置phosphatase去磷酸化的处理组,以判别磷酸化信号特异性。


👉🏻点击查看更多关于eNOS的实验贴士,包含蛋白功能、特性、表达、定位、异构体及翻译后修饰,以及WB注意事项、阳性及阴性对照、关键控制点等信息等你探索!


图1:WB-Anti-eNOS 抗体[3/eNOS/NOS Type III] (👉🏻ab282109)。

泳道1:20 µg HUVEC全细胞裂解液

泳道2:20 µg Hela全细胞裂解液

泳道320 µg EA.hy926全细胞裂解液

一抗:Anti-eNOS 抗体[3/eNOS/NOS Type III] (👉🏻ab282109),浓度 1/2000 稀释。

二抗:过氧化物酶标记的山羊抗鼠IgG (H+L),浓度 1/10000 稀释。

检测条带大小:140 kDa


2.泛素化修饰程度高,需要在细胞培养时加入特殊抑制剂才能阻止降解的靶标蛋白,例如Nrf2。



在正常情况下,Nrf2会被泛素化修饰并在细胞质中降解导致在WB中难以检测。MG132是一种蛋白酶体抑制剂,在细胞中加入MG132能有效抑制该降解过程,增加Nrf2的检测信号,例如:2 µM MG-132处理18小时的Hela或HepG2,25 µM MG-132处理4小时的HCT 116,建议查阅文献或产品说明书选择最合适的处理条件。


氧化应激反应,亲电试剂,化学激活剂和自噬会导致NFE2L2/NRF2在细胞核内聚集,例如:30 µM tBHQ处理4小时的MDA-MB-231,所以适当的样本刺激处理对于WB实验的成功至关重要。


Nrf2预测分子量68 kDa,但由于存在异构体及翻译后修饰,WB实验中可能观察到多条条带的情况,同时,实际检测到的分子量大于100 kDa,与预测分子量存在区别,建议不要裁膜。建议选择适用于大分子量蛋白检测的实验条件,例如,在WB实验中使用较低浓度的分离胶(如6~8%)进行电泳;转膜时,建议使用0.45μm的PVDF膜,转膜缓冲液中的甲醇含量可选择10%或更低浓度,同时加入SDS至终浓度为0.1%。


👉🏻点击查看更多关于Nrf2的实验贴士,包含蛋白功能、特性、表达、定位、异构体及翻译后修饰,以及WB注意事项、阳性及阴性对照、关键控制点等信息等你探索!


图1:WB-Anti-Nrf2 antibody [EP1808Y] - ChIP Grade (👉🏻ab62352)。

一抗:使用ab62352,浓度1/200。           

封闭:使用5%脱脂牛奶。

泳道1:未经处理的HCT 116全细胞裂解液     

泳道2:25 µM MG-132处理4小时的HCT 116全细胞裂解液

二抗:使用👉🏻ab97051,浓度1/20000。

预测条带大小:68 kDa

检测条带大小:100 kDa


3.对温度、酸碱度特别敏感的靶标蛋白,例如Collagen。



Collagen蛋白家族由 28 个成员组成(I-XXVIII),最常见形式为I型、II型、III型、IV型和V型。👉🏻点击此处,查看更多关于Collagen蛋白家族的介绍。

小编以Collagen I、Collagen III为例,介绍WB操作中需要特别注意的实验关键点:

在检测时Collagen I可能会观察到多条条带现象,如图3中220 kDa 的collagen I 前体蛋白,60-75 kDa 的剪切片段,35 kDa 的C-前肽剪切体,请注意在检测不同类型样本或使用不同抗体时,这些观察到的条带可能会存在区别。Collagen I 存在表达特异性,在心脏、肾脏、肺组织中的检测信号相对较弱(如图4),若不确定样本中靶标蛋白的表达水平,建议选择皮肤组织作为阳性对照。同时,可通过优化实验条件,例如提高抗体使用浓度、增加上样量、延长曝光时间等方法增强检测信号。Collagen I本身在样本中存在很多的剪切位点,所以如果样本处理不当,很容易发生降解或是剪切,因此建议使用新鲜培养收集的细胞制备样本,同时提高裂解液中蛋白酶抑制剂的浓度,最大程度避免蛋白发生降解。由于一些抗体产品(例如👉🏻ab260043)的免疫原为重组片段,同时包含糖基化修饰位点,因此可能会存在多条条带现象。以及一些其他实验条件优化:电泳时向样品中加入洗涤剂、还原剂和离液剂。Collagen I可使用 6% 的丙烯酰胺凝胶。向样品中添加4M尿素可改善电泳过程中胶原蛋白的分离。推荐使用天然蛋白质标准品作为阳性和阴性对照。   


图3:重组Anti-Collagen I抗体[RM1131] (👉🏻ab316222)。

泳道1:HFF-1全细胞裂解液。

泳道2:HT-29全细胞裂解液。

泳道3:NIH/3T3全细胞裂解液。

泳道4:NIH/3T3培养上清液。

检测条带大小:220,37,60-75 kDa

观察到的分子量与文献描述的一致(PMID: 23940311;PMID: 9512508)。

阴性对照:HT-29。

图4:Collagen I蛋白的WB实验结果图,Anti-Collagen I 抗体 [EPR24331-53] (👉🏻ab270993)。

泳道1:小鼠皮肤组织裂解液。

泳道2:小鼠肾脏组织裂解液。

泳道3:小鼠肺组织裂解液。

泳道4:小鼠心脏组织裂解液。

预测条带大小:139 kDa

检测条带大小:139 kDa

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Collagen III作为一种胞外基质蛋白,通常是一些中空器官,例如血管、子宫、肠道的主要构成部分,赋予组织能够承受一定程度的拉伸。WB检测时若不确定样本中靶标蛋白的表达水平,建议选择皮肤组织作为阳性对照(图5)。同时,可通过优化实验条件,例如增加蛋白上样量、使用新鲜制备的裂解液、提高抗体使用浓度、延长曝光时间(图6)等方法增强检测信号。同样类型的样本,例如正常的皮肤、成纤维细胞,胎儿时期Collagen III的含量和比例会高于成人时期(PMID: 19685484,29316315),因此选择发育早期或幼龄阶段的样本通常更容易检测到Collagen III。如果涉及病理样本中Collagen III的检测,需要注意Collagen III的表达会在伤口形成早期、慢性炎症阶段上调,随着伤口愈合、胞外基质重建完成逐渐降低(PMID: 36776717),不同病理阶段的样本中Collagen III的表达情况可能存在差异


图5:Collagen III 蛋白的WB实验结果图,Recombinant Anti-Collagen III antibody [EPR17673] (👉🏻ab184993)。

泳道1:人皮肤组织裂解液

泳道2:人骨骼肌组织裂解液

泳道3:人心脏组织裂解液

泳道4:A431(人表皮癌细胞)全细胞裂解液

上样量: 10 µg

一抗浓度:1/1000稀释

预测条带大小:139 kDa

观察条带大小:150 kDa

图6:Collagen III 蛋白的WB实验结果图,Recombinant Anti-Collagen III antibody [EPR17673] (👉🏻ab184993)。

泳道1:C6(大鼠胶质瘤细胞)全细胞裂解液(-80℃冻存后使用)

泳道2:RAW264.7(小鼠单核巨噬细胞白血病细胞)全细胞裂解液(-80℃冻存后使用)

泳道3:PC-12(大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤细胞)全细胞裂解液(-80℃冻存后使用)

泳道4:NIH/3T3(小鼠胚胎成纤维细胞)全细胞裂解液(-80℃冻存后使用)

泳道5:C6(大鼠胶质瘤细胞)全细胞裂解液(新鲜制备使用)

泳道6:RAW264.7(小鼠单核巨噬细胞白血病细胞)全细胞裂解液(新鲜制备使用)

泳道7:PC-12(大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤细胞)全细胞裂解液(新鲜制备使用)

上样量: 20 µg

一抗浓度:1/1000稀释

预测条带大小:139 kDa

观察条带大小:150 kDa

曝光时间:泳道1-4:92s; 泳道5-6:48s; 泳道7:37s

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由于胶原蛋白比其他蛋白质更不稳定,检测应在 4℃/冰上进行。同时,为防止胶原蛋白聚集,请注意实验试剂pH值、温度以及胶原蛋白浓度。胶原蛋白易溶于酸性溶液,所以酸性环境(例如,0.5M 醋酸,在 pH 2.5 下保持 24 小时)对胶原蛋白稳定性及可溶性非常重要。在碱性 pH 下,胶原蛋白会聚合形成凝胶。如果所用的胶原蛋白浓度太高,也会导致凝胶的形成。


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