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作者:子非鱼(转载请注:解螺旋·医生科研助手)
做科研一如去西天取经,需历经九九八十一难才能取得真经(文章、基金等)。显然,WB对科研苦行僧而言,绝对是一座座山路崎岖却又不得不翻越的大山,尤其是WB定量简直堪称火焰山,让不少研究者望而却步。所以,欲过此山,这四把能帮你一灭WB定量的嚣张气焰的芭蕉扇你必得随身携带。只有如此,在翻过此山之后,你才会发觉WB定量其实没有想象中那么难。
1.寻找图片的线性范围
作为一个称职的且非常会拍照的科研狗,首先要先确保你的“照相机”(WB条带检测器)会以足够敏感的方式去捕获WB条带最美的一面,以便后续检测蛋白含量变化,而这个敏感性就即所谓的“线性范围”。
如果你的探测器已达到饱和的检测极限,且再也不能吸收光子,那么很有可能本该让你惊鸿一瞥的美景就这么与你擦肩而过(数据被丢失了),自然而然,你与高分顶尖文章也只能是失之交臂。
幸运的是,现阶段很多图形捕获系统配有软件,旨在检测饱和度,并自动纠正曝光,从而确保WB数据分析是可以被定量的。因而,花费一定的时间检测相关软件的是否能正确运行是很有必要的。
另外,为了防止膜上的饱和,你必须凭经验确定你的线性范围,即将一系列连续稀释已知量的蛋白裂解液进行WB的预实验,并将其条带的定量密度与所上样的量进行相关联,即可得到一个线性方程,如此便可为后续目的蛋白定量提供一条标准曲线。而且也可通过上样时减少总蛋白含量,以及尝试新的抗体或减少胶片曝光长度对标准曲线进行优化。
2.减去背景
在WB的世界中曾流传过这么一句话——最让人心塞的是,不是雾霾天你拍不清我的脸,而是明明天气和条带一样的美丽,却被你拍出了霾的效果。谁能告诉我,以下图片背景拍成这样,到底是什么鬼?!
显然,这些模糊一团的WB图片会因相貌过于丑陋,不仅会被喜以外貌定一切的审稿者而拒之门外,而且也将实验结果的分析造成不小的影响。
若起因源于图片捕捉检测器,需对仪器所携带的拍摄软件进行熟练化练习,以便后续拍摄图片时能凸显自己所感兴趣的条带,并弱化背景。若这是因为一抗浓度高或洗膜时间和次数不够造成的,则需要我们注意操作规范,在降低一抗浓度的同时不要偷工减料,洗膜要按照Protocol上做。
3.WB定量的校正者——内参君
正所谓,没有对比就没有伤害。你自以为棒棒哒的目的条带,就真的是无人可比的么?大错特错!此时,只需要看看别人家的孩子(内参君),自家条带是好是坏就立见分晓。而这位内参君到底有什么与众不同之处,可作为衡量自家条带的“标杆”呢?说到底,是因为其性格沉稳,且不易受外界因素影响(胞内表达相对恒定)。
通常,这些内参君来自于胞内的“持家基因”的产物,例如肌动蛋白,β-微管蛋白或类似Hsp70的伴侣蛋白,不仅可校正实验误差,而且可保证实验结果的准确性。(点击“搞定内参君,驾驭Western blot已成功一半”,教你轻松选择合适的内参君)
另外,以下四个步骤可作为WB条带的校正标准:1、确定目的蛋白质(PI)和标准化对照(NC)的背景扣除密度。2、识别具有最高密度值的NC。3、将所有NC值除以最高的NC密度值,得到相对的NC值。如果你这样做正确的最高密度值将是1,其他的一部分(例如,0.97)。4、将所有PI值除以相应通道中的相对NC值。
4.WB重复性实验
通常对于定量实验,应对每一个实验条件进行一式三次地WB(优选在相同的印迹膜上)。当每个重复实验确定出了每个孔的校正值,即可得出其平均值、p值。而后需在三个独立时间内进行整个实验,以确保实验结果的重复性,而并非是一种偶然。
参考文献:The 4 Important Steps for Western Blot Quantification
说起WB条带的半定量,Quantity ONE&Image J无疑撑起了半天(这里请点击“干货 | 量化WB条带,就靠Quantity ONE&Image J!”来认真学习软件教程)。在此,本文将给大家安利一种WB精确定量的神器——美国LI-COR公司的Odyssey双红外激光成像系统。
而之所以说Odyssey系统会成为照亮蛋白质研究的阿拉丁神灯,是因为该系统可在利用红外荧光染料标记的二抗孵育完后,可直接进行扫描成像,其重复性和定量准确性远优于现阶段WB成像的常用方法——ECL化学发光法,即依赖与二抗标记的辣根过氧化酶HRP催化底物发光,而其信号可被CCD成像系统进行记录。
Odyssey系统检测原理示意图
举个栗子,Odyssey系统检测的荧光信号强度和结合的二抗数量具有线性关系,保证定量的准确性;但在ECL法中,酶催化反应的制约条件很多(如温度、酶活性、pH值、曝光时间等),常会导致即使是同一个样品、同一张膜,其先后取得的图片其差异性很大。
另外,Odyssey系统可直接检测实验结果,且具有极宽的线性范围。因为在红外荧光区域,背景荧光信号将大大低于可见荧光区域,因而即便是WB中较弱的信号都可以清晰成像(灵敏度高),进而提高了实验重复性和定量精确性;但ECL酶促发光是一个非线性放大的过程,对低丰度蛋白会线性失真,对高丰度蛋白又会出现信号饱和,无论是动态范围,还是线性范围,都只能说差强人意。这一点,早于2007年被PNAS的一篇文章证实了。
因而,到目前为止,Odyssey双色红外激光成像系统也已经遍及了国内外蛋白质研究实验室,NCBI Pubmed于2015年五月底最新检索文献已超过10000篇,来自中国的文献达到1628篇。可以说,对于蛋白质研究的实验室,Odyssey真正是不折不扣的WB定量神器。
参考文献:Quantitative analyses reveal the importance of regulated Hdmx degradation for p53 activation
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