生物大分子印迹技术

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1982年,Reinhart 和Malamud将等电点聚焦 法分离蛋白质的凝胶作为印迹模板,他们又把 蛋白质印迹术称为Eastern blotting.
印迹过程及常用术语
凝胶电泳:与常规法电泳相同,但为了使 大分子容易迁出凝胶,常在不影响分辨率 的情况下尽可能采用大孔胶。印迹模板 (Blot templet)放在印迹缓冲液中浸泡,进 行印迹前平衡。
(c).于室温下静置温育5分钟,以促进核蛋白复合体 的解离。按每毫升TRIZOL\样品组织液加入0.2毫升 氯仿的比例加入氯仿,室温下剧烈摇动15秒,室温 温育3分钟。于4℃ 12000g离心15分钟。离心后, 混合物分为三相:下层红色的氯仿相,上层无色的 水相以及中间相。
(d).小心将上层无色的水相转移到另一个离心管中, 按1:1的比例加入异丙醇。于室温温育20分钟。于 4℃ 12000g离心10分钟。
6)从20ⅹ SSC中取出凝胶,将凝胶翻转以使其背面向上。把凝胶放于 平台上过湿润的3MM滤纸中央,3MM滤纸和凝胶之间不能滞留气泡。
7)用Parafilm膜围绕凝胶周边,但不是覆盖凝胶,以此作为屏障,阻止 液体自液池直接流至凝胶上方的纸巾层中。
8)在凝胶上方放置湿润的尼龙膜,并使两者的切角相重叠。尼龙膜和 凝胶之间不能有气泡。
印迹技术的发展及类型
生物大分子印迹技术创始于1975年,由苏格兰爱丁 堡大学E.M. Southern首先提出。他将限制性内切酶 消化后的DNA片段先进行琼脂糖凝胶电泳,已分离 的DNA各片段就在凝胶上用氢氧化钠处理使之变性 为单链。把一张硝酸纤维素纸(Nitrocellulose paper, 简称NC)放在凝胶上,利用毛细作用原理 使凝胶中的DNA片段转移到NC上使之固定化。此 时,固定化了的DNA片段经得起任何处理,可针对 所需DNA片段采用经放射性标记的RNA,在NC上 进行DNA-RNA分子杂交。最后经放射性自显影, 即可在底片上显现出一条杂交分子的区带。
印盖于检出 标记物,如抗体、地高辛、同位 素等。经过修饰而打上标记的配体,印迹术 中称为探针(Probe)。
印迹术的评价
1. 湿的固定化纸或膜柔软,容易操作和控制. 2. 被固定于固定化纸或膜表面的生物大分子,
可以均一地和各种配体起反应。 3. 印迹法使生物大分子浓集于固定化纸或膜
表面,提高了依据生物活性或抗原-抗体反应 性的检出灵敏度。 4. 去除变性剂容易,能使生物大分子较完全 地恢复到天然态。
RNA为单链分子,链内碱基容易配对形成二级结构。 不同的RNA分子空间结构不同,在未变性条件下, 其相对分子质量与电泳移动距离没有严格的相关性。 因此必须破坏RNA的空间结构后,在变性的条件下 电泳,才能使RNA移动距离与其相对分子质量对数 成正比。所有的操作过程必须在无RNase的环境中 进行,并需要用RNAase抑制剂0.1%焦碳酸二乙酯 (DEPC)的水溶液处理实验用品,操作中都应该 戴手套,防止人为造成的外源RNase的污染而引起 的RNA降解。
5. 对免疫印迹术而言,由于抗原已固定化于 印迹纸或膜上,故可检出那些不会产生沉淀 反应的抗原-抗体反应。
6. 现在已能做到一次印迹可得到多张复制品, 用于多种鉴定和分析。
7. 用共价键合法固定的生物分子,其探针可 像录音磁带那样被抹除,然后再用第二、第 三探针进行先后的探查,从而可以回答某一 区带是否具有多功能。
溶液 I: 50 mM 葡萄糖; 25 mM Tris-Cl (pH 8.0); 10 mM EDTA (pH 8.0); 溶液 II: 0.2 N NaOH (临用前用10mol/L贮存液现用现稀释); 1% (w/v)
SDS; 溶液 III: 5 M 乙酸钾, 60.0 ml; 冰乙酸 11.5 ml; 水, 28.5 ml 。
质粒的线性化
选择一个单一酶切位点(只切重组质粒一次 的酶),酶解使质粒线性化。此时的DNA若 是经过纯化的,无需RNase,否则需加 RNase。选择限制性内切酶时要注意:要在 插入片段的两侧寻找具有单一酶切位点的限 制酶,且产生3,overhangs的酶不要选用。 实验中选择EcoR Ⅰ、EcoR Ⅴ作为内切酶, 标记出来的探针为反义探针。
转膜
1)将凝胶用经DEPC处理的水淋洗数次以除去甲醛。如果 琼脂糖凝胶厚度大于0.5cm或待分析的RNA大于2.5Kb,需 用0.05M NaOH浸泡凝胶20分钟,以部分水解RNA并提高转 移效率。
2)无RNA酶的水淋洗凝胶,并用20ⅹSSC浸泡凝胶45分钟。 3)当凝胶仍浸于20ⅹSSC时,用一张Whatman 3MM滤纸
印迹(Blot)或称转移(Transfer):是把 凝胶电泳已分离的区带转移于固定化纸或 膜上使之固定化的过程。这种固定化作用 可以是非共价结合(如NC纸),也可以是 共价结合。印迹的动力既可用电,也可利 用毛细作用,接触扩散等。
猝灭(Quenching)又称封闭(Blocking)。因 为印迹术的重要目的在于检出某种已分离的 功能性区带,而不是全谱的检出,因此,必 须把印迹纸或膜上的剩余活性基团先封闭再 进行检出。印迹术中这种和印迹纸或膜剩余 基团的结合称为非特异性背景结合 (Nonspecific background binding),并把它 比拟为噪声,而把亲和物双方在印迹纸或膜 上的结合称为特异性结合(Specific binding), 又比拟为信号。
合成DIG-Labeling RNA探针
文昌鱼成体不同组织总RNA的制备
一步法提取文昌鱼成体不同组织的总RNA 用TRIZOL试剂(购自GIBCO-BRL公司)提取文昌
鱼成体不同组织总RNA。提取总RNA过程中的所有 器皿均用DEPC处理并经过高压灭菌处理。 (a).按50-100 mg文昌鱼组织/每毫升TRIZOL试剂的 比例(1:10比例),将经研钵低温研磨的各个组 织加入TRIZOL试剂。充分摇匀组织。 (b).于4℃ 12000g离心10分钟,取上清,弃去不溶 解的组织碎片。
(e).弃上清,加入原组织液体积的 75%乙醇,用涡 旋振荡器振荡混匀。于4℃ 7500g离心5分钟,弃上 清。
(f).干燥器内干燥RNA沉淀,用不含RNA酶的灭菌水 (DEPC处理的) 溶解RNA,加入1l RNase Inhibitor。用分光光度计测定所得RNA的浓度,冻 存于-70℃。
甲醛电泳
印迹术可用于基因活化的研究。
印迹术被用于各种遗传疾病中功能畸变基因 的分析。
4. 印迹术在生物化学领域的应用
印迹术被广泛应用于各种生物分子间的相互 作用。
Bowen等人,用印迹术研究DNA-蛋白质和 RNA-蛋白质的相互作用。还研究了组蛋白 H2,H3和H4 之间的相互作用。粒的纯化
对线性化的质粒进行电泳,电泳完毕后,割下含DNA的琼脂 糖,使它尽可能小,放入1.5ml离心管中。注意要尽可能地 去掉不含DNA的琼脂糖,这样对提高质量和简化操作有好处; 按每100 mg琼脂糖加入300~600 l S1液的比例加入S1液, 置55℃水浴10分钟,使琼脂糖块完全溶化。每2分钟颠倒混 匀一次。如果琼脂糖重量小于100 mg,用ddH2O 补充至 100 mg,以确保总体积不至太小;加入1/3 S1液体积的异丙 醇,混匀,55℃温浴1分钟;将溶化的Agarose液移入吸附 柱,离心1分钟,倒掉收集管中的液体,再将吸附柱放入同 一收集管中;在吸附柱中加入450 l W1 液,静置1分钟后, 离心15秒,倒掉收集管中的液体,将吸附柱放入同一收集管 中;在吸附柱中加入450 l W1 液,离心15秒,倒掉收集管 中的液体,将吸附柱放入同一收集管中;离心1分钟;将吸 附柱放入一个干净的1.5 ml 的RNase-free的离心管中,在吸 附膜中央加入20 l DEPC处理的ddH2O液,4℃ 5小时或过 夜,离心1分钟;取1l电泳检测。将1.5 ml的离心管(DNA) 储存于-20℃。
1976年,法国Chambon小组,发现真核生物 基因具有不编码的插入序列。
1977年,Alwine等人将印迹技术应用于RNA 研究上,创建了Northern blotting.
1979年,Towbin等首先把印迹术应用于抗原 检出,并称为免疫印迹术(Immunoblotting)
1981年,Burnette把免疫印迹术称为Western blotting.
和灵敏的筛选抗原和抗血清的技术。免疫印 迹术常被用来作为抗原特性的描述;用于血 清学上鉴别的目的;鉴定抗体特异性;制备 表位谱(Epitope mapping),分析非抗体配 体类对其受体的特异性结合。鉴定肿瘤相关 抗原。免疫印迹术也被用来检出免疫学上起 交叉反应的蛋白质的电泳变异型。
2. 在医学领域的应用 印迹术可为诊断、治疗
8. 生物分子被固定化后增加了稳定性,印迹 区带不会扩散,容易贮藏。
9. 对同位素检出法而言,由于 固定化纸或膜很薄,可以提高 放射自显影的效率;尤其是低 能量射线,也能通过印迹术而 获得满意的效果。
10. 印迹术所用设备简单,可 以自制。
印迹术的应用
1. 在免疫学中的应用 印迹术是一种快速
和了解疾病的病理,尤其是免疫病理,提供有力的 工具。现在已经用印迹抗原来测定各种病人的抗体 谱。有的已经直接用免疫印迹术作为临床检验的手 段。
3. 在分子生物学领域的应用
测定某种基因是否属断裂基因,这种断裂基 因汉多少内含子等。
分析DNA甲基化对基因表达的作用。在高等 真核生物的DNA中,部分胞苷残基已被甲基 化,基因中的甲基化程度可用印迹术来分析
Northern Blotting
质粒的提取 质粒的线性化 线性化质粒的纯化 合成DIG-Labeled RNA探针 文昌鱼不同组织总RNA的制备 甲醛变性琼脂糖凝胶电泳 转膜 杂交及检测
质粒的提取
参分子克隆第三版方法。挑取单菌落,37℃ LB培养基(Amp+)中培 养16h, 剧烈振荡;取30毫升菌液于50毫升大离心管,4800rpm离心 10min,4℃; 倾出培养液,使细菌沉淀尽可能干燥;用0.6毫升Solution 1打匀,冰浴5min,转入5毫升离心管;加入1.2毫升现配的Solution 2, 颠倒5次,冰浴5min,时间不能延长;加入0.9毫升Solution 3,颠倒数 次,混匀,置冰上5min;4℃离心,12000rpm,10min;加入等体积的 酚:氯仿(1:1),抽提,离心12000rpm,5min,4℃;取上清,重复 抽提一次。取上清,加入等体积的异丙醇,充分混匀,室温放置20min 或更长;离心,12000rpm,15min,4℃;去上清,沉淀用1毫升预冷的 70%的乙醇洗涤,放置10min;离心,12000rpm,5min,4℃;去上清, 干燥;加300l无菌水溶解,加入DNase-free RNase A,使终浓度为 20g/ml 37℃水浴,30min;-20℃保存。取适量用分光光度计进行定 量。其中,溶液1,2,3的配制如下:
包裹一块有机玻璃,做成一个长和宽均大于凝胶的平台。将 包裹住的平台放入一个大的干烤皿内,加入转移缓冲液 (20ⅹ SSC),使液面略低于平台表面。当平台上方的 3MM滤纸浸透后,用玻璃棒赶走所有的气泡。 4)裁一张尼龙膜,长和宽应分别比凝胶大1mm,接触尼龙 膜时需要戴着手套或用平头镊子。
5)将尼龙膜浮在去离子水表面,直至从下向上湿透为止,随后 20ⅹSSC浸泡尼龙膜至少5分钟,切去尼龙膜的一角,使其与凝胶的切 角相对应。
9)用2ⅹ SSC溶液浸湿两张与凝胶同样大小的3MM滤纸,置于湿润的 尼龙膜上方,用玻璃棒赶走尼龙膜与滤纸之间的气泡。
10) 切一叠略小于3MM滤纸的纸巾,将其放置在3MM滤纸的上方,并在 纸巾上方放一块玻璃板,然后用一500g的重物压实。
11)使上述RNA转移持续进行16-24小时,每当纸巾浸湿后,应更换新 的纸巾。转移结束后,揭去凝胶上方的纸巾和3MM滤纸,翻转凝胶和尼 龙膜,用铅笔在尼龙膜上标记凝胶加样孔的位置。
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