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高靈敏度化學(xué)發(fā)光技術(shù)應(yīng)用心得

瀏覽次數(shù):10094 發(fā)布日期:2010-1-4  來(lái)源:Bio-Rad
高靈敏度化學(xué)發(fā)光技術(shù)應(yīng)用心得
黃磊
 
一.概述
化學(xué)發(fā)光 (ChemiLuminescence ,簡(jiǎn)稱為 CL) 分析法是分子發(fā)光光譜分析法中的一類,它主要是依據(jù)化學(xué)檢測(cè)體系中待測(cè)物濃度與體系的化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度在一定條件下呈線性定量關(guān)系的原理,利用儀器對(duì)體系化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度的檢測(cè),而確定待測(cè)物含量的一種痕量分析方法。化學(xué)發(fā)光與其它發(fā)光分析的本質(zhì)區(qū)別是體系產(chǎn)生發(fā)光 ( 光輻射 ) 所吸收的能量來(lái)源不同。體系產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光,必須具有一個(gè)產(chǎn)生可檢信號(hào)的光輻射反應(yīng)和一個(gè)可一次提供導(dǎo)致發(fā)光現(xiàn)象足夠能量的單獨(dú)反應(yīng)步驟的化學(xué)反應(yīng)。
 
化學(xué)發(fā)光Western 雜交檢測(cè),是同位素檢測(cè)的一種高度靈敏的替代方法。酶標(biāo)記抗體取代了放射性標(biāo)記抗體,當(dāng)它作用于底物時(shí),可產(chǎn)生光信號(hào)。多數(shù)特異抗原檢測(cè)方法以辣根過(guò)氧化物酶(HRP)或堿性磷酸酶(AP)二級(jí)抗體耦聯(lián)物為基礎(chǔ)。信號(hào)可通過(guò)感光膠片或?qū)S玫某上裨O(shè)備來(lái)采集;瘜W(xué)發(fā)光底物用于免疫印跡技術(shù)已有十幾年的歷史,目前大部分實(shí)驗(yàn)室做轉(zhuǎn)印時(shí)都會(huì)采用化學(xué)發(fā)光技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。隨著冷CCD化學(xué)發(fā)光檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在越來(lái)越多的實(shí)驗(yàn)室都開(kāi)始采用冷CCD的凝膠成像系統(tǒng)進(jìn)行化學(xué)發(fā)光的檢測(cè),膠片成像雖然比自然發(fā)光法靈敏度更高,但也有很多缺點(diǎn):耗時(shí),需要暗房,顯影劑和膠片,膠片較貴且為需持續(xù)購(gòu)買的消耗品。同時(shí)由于膠片的線性范圍較窄,因此用膠片上的條帶(特別是表達(dá)量較低的條帶)進(jìn)行定量幾乎不可能。冷CCD技術(shù)與X膠片相比具有瞬時(shí)影像處理、高靈敏度和高分辨率、動(dòng)力范圍廣等優(yōu)點(diǎn),因此能對(duì)條帶進(jìn)行精確定量。當(dāng)然這項(xiàng)技術(shù)要求底物能產(chǎn)生高強(qiáng)度長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的信號(hào),以保證信號(hào)能被冷CCD的凝膠成像系統(tǒng)捕獲。在這方面多家公司都提供了相應(yīng)的化學(xué)發(fā)光底物或試劑盒,特別是Bio-Rad公司提供的Western-C化學(xué)發(fā)光檢測(cè)試劑盒,底物可產(chǎn)生高強(qiáng)度的持續(xù)光信號(hào)24小時(shí),因此用戶可以進(jìn)行多次曝光,最低可檢測(cè)至10-19mol,配合Bio-Rad屢獲大獎(jiǎng)的化學(xué)發(fā)光成像系統(tǒng)ChemiDoc XRS或VersaDoc系統(tǒng)能得到得到高質(zhì)量的印記信號(hào)。
我們實(shí)驗(yàn)室從05年開(kāi)始采用Bio-Rad的ChemiDocXRS進(jìn)行化學(xué)發(fā)光的檢測(cè),目前已經(jīng)形成一套較為成熟的技術(shù)路線,取得大批的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。本文將就Western Blotting的關(guān)鍵步驟及使用ChemiDocXRS的一些心得體會(huì)與大家一起分享。
 
二.轉(zhuǎn)印過(guò)程
轉(zhuǎn)印蛋白的方法有多種,最常用的是電泳轉(zhuǎn)印方法,該技術(shù)具有快速、有效、并保持蛋白在凝膠中高分辨率的特性。電泳轉(zhuǎn)印技術(shù)是指在凝膠中分離的蛋白質(zhì)向印跡膜載體轉(zhuǎn)印的過(guò)程。由于該技術(shù)可以準(zhǔn)確、快速、高效的將蛋白轉(zhuǎn)印到膜上,并可以保持蛋白在凝膠中高的分辨率,而被廣泛的應(yīng)用于轉(zhuǎn)移印跡技術(shù)中。
常用的電泳轉(zhuǎn)印系統(tǒng)有槽轉(zhuǎn)印系統(tǒng)和半干轉(zhuǎn)印系統(tǒng),前者是將凝膠和印跡膜浸入轉(zhuǎn)印緩沖液槽,然后加電壓進(jìn)行轉(zhuǎn);后者是將凝膠和印跡膜放置于濾紙間形成三明治結(jié)構(gòu),而后在電極平板間進(jìn)行轉(zhuǎn)印。兩種系統(tǒng)間的比較見(jiàn)表1.1
 
表1.1 電泳轉(zhuǎn)印系統(tǒng)的比較
 
槽轉(zhuǎn)印
半干轉(zhuǎn)印
靈活性
可靈活選擇電壓設(shè)置、轉(zhuǎn)印時(shí)間和冷卻方法;可靈活更換電極位置(Trans-Blot和Trans-Blot Plus 印跡槽)
快速、高強(qiáng)度轉(zhuǎn)印,使用少量
電轉(zhuǎn)印緩沖液,無(wú)冷卻系統(tǒng)
定量和定性結(jié)果
小分子量范圍可以
提供高效而定量的蛋白轉(zhuǎn)印
小分子量蛋白與印跡膜很少結(jié)合,
發(fā)生轉(zhuǎn)印并穿透印跡膜
分子量范圍
寬分子量范圍
對(duì)于分子量大于120kD蛋白的轉(zhuǎn)印效率不穩(wěn)定,小分子量蛋白會(huì)轉(zhuǎn)印穿透印跡膜
轉(zhuǎn)印時(shí)間
可以在不耗盡緩沖液時(shí)延長(zhǎng)轉(zhuǎn)印時(shí)間到24h;高強(qiáng)度轉(zhuǎn)印只需15-60min
快速轉(zhuǎn)印;不適用于延時(shí)轉(zhuǎn)印
溫度控制
冷卻芯和循環(huán)冷卻水,可以在很低的溫度進(jìn)行轉(zhuǎn)。4-10℃),
例如原酶轉(zhuǎn)印
無(wú)冷卻系統(tǒng)
緩沖能力
緩沖液10-12L(Trans-Blot槽)或450ml(Mini Trans-Blot槽)緩沖液不限制轉(zhuǎn)印時(shí)間
少量,每次實(shí)驗(yàn)只需要250ml,
節(jié)約試劑成本和縮短轉(zhuǎn)印時(shí)間
 
電泳轉(zhuǎn)印過(guò)程中,凝膠和印跡膜平行放置于兩極間,見(jiàn)圖1.2。根據(jù)歐姆定律(Ohm’s):
V=I*R,R為兩極間物質(zhì)的電阻值,(即轉(zhuǎn)印緩沖液、凝膠、印跡膜、濾紙的電阻值),當(dāng)電極兩端加有電壓時(shí),就會(huì)在上述物質(zhì)間產(chǎn)生電流,蛋白樣品便發(fā)生轉(zhuǎn)印。
由于兩極間的電場(chǎng)強(qiáng)度(V/cm)是蛋白轉(zhuǎn)移的驅(qū)動(dòng)力,因此兩極間的電壓和距離稱為凝膠上蛋白轉(zhuǎn)印的關(guān)鍵參數(shù)。同樣其他參數(shù)包括蛋白的大小、形狀、所帶電荷多少,電轉(zhuǎn)印緩沖液的pH值、黏度、離子強(qiáng)度、以及凝膠密度也影響著蛋白的電轉(zhuǎn)印效率。

在轉(zhuǎn)印過(guò)程中將產(chǎn)生大量熱量,因此對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度要有一定的限制。轉(zhuǎn)印中產(chǎn)生的焦耳熱(Joule)與電源參數(shù)P成正比,P=I*V=I2R。電泳轉(zhuǎn)印緩沖液的溫度隨著焦耳熱的增加而升高,此時(shí)其電阻卻明顯下降。電阻的降低將會(huì)使轉(zhuǎn)印過(guò)程和電場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生變化,從而影響電轉(zhuǎn)印緩沖液的緩沖能力。同時(shí),系統(tǒng)過(guò)熱還會(huì)引起凝膠的損壞或與印跡膜發(fā)生粘連。從而槽體的散熱能力將直接影響電泳轉(zhuǎn)印效率。


本室主要以濕轉(zhuǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)印,因此本文就濕轉(zhuǎn)為例,對(duì)化學(xué)發(fā)光和ChemiDoc XRS的應(yīng)用進(jìn)行敘述。
一、轉(zhuǎn)膜(濕轉(zhuǎn)):
(1)轉(zhuǎn)一張膜需準(zhǔn)備2張6.5*10cm的濾紙和1張5.5*8.5cm的PVDF膜。切濾紙和膜時(shí)一定要戴手套,因?yàn)槭稚系牡鞍讜?huì)污染膜。將切好的PVDF膜浸于甲醇中不少于15分鐘才可使用。
(2)在加有轉(zhuǎn)移液的搪瓷盤(pán)里放入轉(zhuǎn)膜用的夾子、兩塊海綿墊、兩張濾紙和浸過(guò)的PVDF膜。
(3)打開(kāi)夾子將黑的一面放入轉(zhuǎn)膜液中,從下往上依次放入海綿、濾紙、分離膠、PVDF膜、濾紙、海綿。
     注意:1整個(gè)過(guò)程在轉(zhuǎn)膜液中進(jìn)行在鋪每一層時(shí)要用刮子趕氣泡,尤其是膠與膜之間一定不能留有氣泡。
          2撬玻璃板剝膠時(shí)動(dòng)作要輕,用刮子將濃縮膠輕輕刮去小心剝下分離膠蓋于濾紙上,用手調(diào)整使其與濾紙對(duì)齊
(4)將夾子合好,放到轉(zhuǎn)移槽槽中,要使夾的黑面對(duì)槽的黑面,夾的白面對(duì)槽的紅面。接通電電轉(zhuǎn)移時(shí)會(huì)產(chǎn)熱,在槽的一邊有較大空隙,放入事先準(zhǔn)備好的冰盒來(lái)降溫。將整個(gè)電泳槽放入一個(gè)大的容器中(大的塑料泡沫盒子最好),在這個(gè)容器中盛滿冰。
(5) 250毫安恒流轉(zhuǎn)膜2小時(shí)。
(6)2小時(shí)后,將膜取出,用TBST洗膜5分鐘。
(7)用5%脫脂奶粉室溫封閉。
封閉是為了使抗體僅僅只能跟特異的蛋白質(zhì)結(jié)合而不是和膜結(jié)合。
脫脂奶粉要用TBST配置,要在干凈的容器里進(jìn)行封閉,且足以覆蓋住膜。
二、孵育一抗
     一抗用BSA溶解,根據(jù)抗體說(shuō)明書(shū)上的要求稀釋抗體(大部分稀釋度為1:1000),4℃過(guò)夜。  也可根據(jù)抗體量和膜上抗原量適當(dāng)延長(zhǎng)或縮短時(shí)間。
(有些一抗室溫孵育一小時(shí)也可得到滿意的結(jié)果)
三、孵育二抗
室溫孵育1小時(shí)。 一般采用HRP標(biāo)記的二抗,稀釋比例為1:2000。
二抗的稀釋比例不能太低,否則容易導(dǎo)致非特異性的結(jié)合。
注意:孵育二抗之前一定要用 TBST將膜洗三次,每次五分鐘,時(shí)間一定要夠。
洗滌是為了洗去二抗的非特異性結(jié)合,洗滌的效果直接影響結(jié)果背景的深淺,所以洗滌一定要干凈。
四、曝光
      本實(shí)驗(yàn)室選用威格拉斯 “western 發(fā)光檢測(cè)試劑盒”,如采用Bio-Rad公司的Immun-Star WesternC化學(xué)發(fā)光試劑盒(已針對(duì)CCD成像做了優(yōu)化),可獲得更好的效果。
(1)洗膜,2至3次,每次5分鐘
(2)在照膠儀放膜的平板上加少許水,取一張與平板大小合適的保鮮膜鋪在平板上,排氣泡。
作用:a 保證PVDF膜能在一個(gè)相對(duì)干凈的平臺(tái)上曝光,避免污染。
        b 鋪上保鮮膜后,背景顏色是純黑色且深淺均勻,這樣當(dāng)半透明的PVDF膜在白測(cè)光下照Marker時(shí),會(huì)更清晰、明顯。
(3)將膜放入照膠儀,調(diào)整明暗、大小、焦距,在目的條帶的marker出,用圓珠筆標(biāo)一個(gè)印記。
(4)選擇EPI WHITE 光,點(diǎn)擊“White Epi IIIumination”點(diǎn)擊 Auto Expose 獲取marker圖片,圖片最大化,選中圖片,選擇file ->export to jpeg,quantity調(diào)至最大值100,保存至文件夾。保存為jpeg格式后,轉(zhuǎn)至其他電腦即使未安裝quantity one 軟件也可用其他圖像軟件編輯圖片。
(5)將發(fā)光液A液和B液按1:1比例混勻、倒在PVDF膜上,發(fā)光液能蓋住膜即可,關(guān)閉WHITE EPI光(注意膜的位置從照Marker開(kāi)始,不要改變)點(diǎn)擊“Chem Hi Sensitivity”,點(diǎn)擊“Live Acquire”選擇合適的曝光時(shí)間,張數(shù),選擇指定文件夾,保存。
選擇比較滿意的圖片,按如上所說(shuō)轉(zhuǎn)換至jpeg格式。
例如,Caveolin-3、AKT、ERK、GSK等比較好曝的,可以調(diào)至10s一張,一般10張之內(nèi)就可得到好的效果。其他不太容易出條帶的,可以適當(dāng)延長(zhǎng)時(shí)間。
        對(duì)于內(nèi)參來(lái)說(shuō),在曝第一張之前,讓發(fā)光液倒在膜上靜置反映20-30秒,有時(shí)會(huì)得到理想的效果。
(6)marker與目的條帶的比對(duì):用 window自帶的“圖片和傳真查看器”軟件打開(kāi)jpeg格式的marker圖片,用手在屏幕上點(diǎn)住剛剛用圓珠筆畫(huà)的印記,手不要松開(kāi),此時(shí)還用“圖片和傳真查看器”打開(kāi)jpeg格式的目的條帶的圖片,手點(diǎn)的地方就是剛才marker的位置。

白測(cè)光下獲取的marker圖像



化學(xué)發(fā)光下目的蛋白條帶    蛋白上樣量:120μg  分離膠濃度:12%



白測(cè)光下獲取的marker圖像

化學(xué)發(fā)光下目的蛋白條帶  蛋白上樣量:80μg  分離膠濃度:12%


白測(cè)光下獲取的marker圖像


化學(xué)發(fā)光下目的蛋白條帶  蛋白上樣量:50μg  分離膠濃度:15%


結(jié)論:采用Bio-Rad的冷CCD化學(xué)發(fā)光成像系統(tǒng)進(jìn)行化學(xué)發(fā)光的檢測(cè),比傳統(tǒng)的暗室曝光方法更為簡(jiǎn)便,也大大縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間。但在成像時(shí)需要注意選擇合適的化學(xué)發(fā)光試劑,以適合CCD的成像檢測(cè)。且大部分的化學(xué)發(fā)光試劑均對(duì)應(yīng)暗室曝光的方式,因此在進(jìn)行檢測(cè)需要進(jìn)行調(diào)整,如對(duì)發(fā)光液不能進(jìn)行稀釋,而必須要使用原液。同時(shí)如果條帶的表達(dá)比較弱的情況下,如使用常用發(fā)光液可能需要更長(zhǎng)的成像時(shí)間,當(dāng)然更好的方法是選擇能快速產(chǎn)生強(qiáng)烈信號(hào)的化學(xué)發(fā)光試劑,如Bio-Rad公司的Immun-Star WesternC化學(xué)發(fā)光試劑盒。

相關(guān)儀器及試劑訂貨信息
170-8251 Molecular Imager ChemiDocXRS+ System PC

170-8182 XciteBlue Conversion Screen and viewing goggles for SYBR Green/SYBR Safe/GFP/Flamingo Fluorescent Gel Stain

170-8184 Gel Alignment Templates

170-7950 White Light Transilluminator, universal hood

170-5070 Immun-Star WesternC Chemiluminescent Kit, includes 50 ml luminol/enhancer, 50 ml peroxide solution

161-0376 Precision Plus Protein WesternC Standards, 250 ul, 50 applications


ChemiDoc XRS system



 

WesternC 預(yù)染標(biāo)準(zhǔn)品效果圖及化學(xué)發(fā)光后成像效果圖


Bio-Rad Western blotting解決方案 

 

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