蛋白翻译后修饰(PTM)通过在一个或多个氨基酸残基加上修饰基团,改变蛋白质的理化性质,影响蛋白质的空间构象、活性状态、亚细胞定位、蛋白互作等。PTM让单个蛋白质实现功能多样性,适应不同生理需求。PTM是细胞信号传递必不可少的元素,被称为细胞的“自然语言”。
蛋白质磷酸化是广泛存在的PTM之一,细胞内超过30%的蛋白质发生磷酸化修饰。磷酸化由蛋白激酶催化,将ATP或GTP的磷酸基转移到底物蛋白质的特定氨基酸位点(丝氨酸Ser、苏氨酸Thr、酪氨酸Tyr)上。磷酸化是调节和控制蛋白质活性和功能的基础,有些蛋白只有在磷酸化后才能发挥作用。因此,磷酸化蛋白及其位点鉴定极为重要,有助于更好的理解相关信号通路机制。
免疫印迹WB(Western blot)是检测和定量磷酸化蛋白的常用技术。但是,在做磷酸化蛋白时,经常遇到很难爆出条带或爆不出条带的情况,甚至一个组的几个人都跑不出理想的条带。这到底是什么原因呢?
其实磷酸化蛋白WB和常规蛋白WB在操作上没有真正的差异,究其难做的原因主要在于:
(1)蛋白磷酸化过程是可逆的。样品处理不当,会被快速去磷酸化,难以检出。
(2)磷酸化蛋白占总蛋白的比例极低,可能不会超过10%,丰度很低难以检测。
因此,对于磷酸化蛋白WB检测,我们可以从以下几个方面进行提高。
1,确定样本中磷酸化蛋白的表达量
通过查阅文献确定某些细胞系的磷酸化蛋白表达情况,如研究癌细胞增殖相关磷酸化蛋白时,常用HeLa细胞(人宫颈癌细胞)、A549细胞(人肺癌细胞)等肿瘤细胞系。还可以通过细胞功能相关性选择表达细胞,比如研究神经信号传导相关的磷酸化蛋白,需优先选择SH-SY5Y细胞等神经元细胞。通过数据库查询表达量,如human protein atlas。
2,样本刺激时间要合理
样品中蛋白质磷酸化水平较低或不表达时,需要通过物理或化学方法进行诱导或刺激。不同靶点刺激时间和强度不同,可通过查找文献或预实验确定。刺激要充分但不宜过量,过量可能会进入负反馈,反而降低磷酸化蛋白量。
3,磷酸化蛋白提取要“快、准、冷”
磷酸化蛋白在室温下容易被磷酸酶降解,所以在制备样品时需要全程在冰上操作,提取过程要快速。建议在提取过程中使用到的器具和试剂在4℃预冷,如PBS缓冲液、研磨器等。裂解液要新鲜配制,避免反复冻融。超声处理时应保持低温,在冰上操作。裂解液中需要加蛋白酶抑制剂和磷酸酶抑制剂。
4,磷酸化蛋白检测关键点
1)设置阳性和阴性对照:阳性对照作为参考标准,确定磷酸化信号强度范围和变化趋势,确保验证实验有效。阴性对照确定实验结果准确性,判断条带特异性及背景信号强弱。
2)添加内参抗体和总蛋白抗体:内参抗体结果是实验质量控制指标,对不同样品的蛋白上样量、转膜效率等标准化,避免因实验操作误差导致结果偏差。总蛋白抗体可分析磷酸化蛋白占比变化情况,排除非磷酸化因素的影响。
3)建议使用BSA做封闭液,以降低非特异结合,减少背景干扰,提高信噪比。不建议使用奶粉作为封闭剂,因为奶粉中含有酪蛋白,会产生高背景信号,残留磷酸酶影响检测准确性,且奶粉批间一致性差,影响实验重复性。
4)其它操作细节,如使用TBST洗液、4℃过夜孵育一抗,仔细查看抗体使用说明书是保证实验成功的关键。
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