分子互作实验常见问答
分子互作实验常见问答
Q1:ChIP实验研究转录因子,调控因子结合的DNA和组蛋白结合的DNA操作上最大的区别是什么?
在ChIP实验中,由于组蛋白在染色质中的表达量相对较高且较为稳定,因此较易研究,一般每个ChIP反应只需约10⁶–10⁷个细胞即可。而转录调控因子的表达水平通常较低且多为瞬时表达,起始样本量(细胞或组织)需为组蛋白的约10倍,每个反应通常至少需要10⁷个细胞。另外,一些体积较大的转录因子往往跨越多个核小体结合,因此在进行染色质片段化时,建议采用超声断裂的方法。酶切法属于化学消化,消化位点相对固定,多集中在核小体之间的连接区,存在在切断核小体的同时破坏转录因子与DNA结合的风险,不利于后续免疫共沉淀分析。
Q2:染色质为什么要片段化?片段化的长度为什么是200-1000?片段化过度或不足对实验会有什么影响?
片段化的目的在于将高分子量染色质中的蛋白质/DNA复合物剪切成可溶的小片段,使其更容易被ChIP抗体接近和识别。为保证ChIP实验具有较好的分辨率和信噪比,一般建议将染色质片段化至约200–1000 bp,其中300–600 bp常能获得较理想的实验效果。如果片段长度小于200 bp,则很可能将蛋白的结合位点从DNA上打断,这是因为单个核小体缠绕的DNA长度约为175 bp,再加上核小体之间的linker DNA,总体上每个核小体对应的最小DNA片段长度大约在200 bp左右;而如果片段长度大于1000 bp,虽然依然可以富集到包含目标序列的DNA,但蛋白结合位点可能距离实际关注的区域或最终检测的引物位置较远,从而降低ChIP的定位精度和解析度。
Q3:什么是荧光素酶检测系统?如何使用荧光素酶报告基因载体?
将荧光素酶报告基因载体转染入细胞后,可利用荧光素酶检测系统灵敏、便捷地测定报告基因的表达。自1986年萤火虫荧光素酶基因被引入作为基因表达的报告基因以来,已获得广泛应用。在荧光素酶的催化下,底物萤火虫荧光素被氧化并释放光子,可通过荧光检测仪对发光信号进行定量分析。以萤火虫荧光素酶基因为核心的报告基因载体,常用于对启动子及增强子序列进行快速、方便的功能评估;其中部分常用载体内置不同组合的SV40启动子和增强子,有助于分析外源DNA片段的转录活性强弱及其调控特性。
Q4:免疫沉淀过程中琼脂糖珠和磁珠有什么区别,哪一种Beads的效果更好呢?
早期文献中多采用琼脂糖珠进行免疫沉淀,这类珠子价格相对低廉,但操作上需要通过离心分离,耗时较长,且在离心过程中珠子可能破裂。由于琼脂糖珠存在一定的非特异性结合,需要在正式免疫沉淀前对染色质进行“预清洗”,以去除可能与蛋白G琼脂糖非特异性结合的蛋白质或DNA;同时其分层不够清晰,样品也较容易丢失。当前更常用的是磁珠法,磁珠的优势在于无需离心即可通过磁力快速分离,操作时间短;磁珠表面较为光滑,非特异性背景低,一般不必额外封闭处理。此外,磁珠本身带有颜色,分层界面清晰,有利于避免样品丢失,但需要配合磁力架使用。综合而言,在免疫沉淀实验中更推荐采用磁珠方法。
Q5:在免疫沉淀过程中Protein A和Protein G的beads的区别是什么,我该如何选择?不同种属的抗体抗体,有没有通用的beads进行选择?
蛋白A微珠通常与兔源多克隆抗体具有最高亲和力,而蛋白G微珠则能结合更广范围的抗体,包括大多数(但并非全部)小鼠IgG单克隆抗体。目前常用的还有Protein A/G混合型磁珠,兼具蛋白A和蛋白G的结合特性,可对不同种属和亚型的IgG提供更大的适用范围和灵活性,一般无需过多考虑抗体来源与亲和力匹配的问题。相比单独使用蛋白A或蛋白G,A/G混合型磁珠往往能获得更高的靶蛋白富集效率,同时背景更低,因此在免疫沉淀实验中通常更推荐选用Protein A/G混合型磁珠。
Q6:做Co-IP时裂解缓冲液和洗涤条件如何选择,去垢剂用哪一类更合适?
Co-IP的原则是既要充分裂解膜和胞器、保证靶蛋白可溶,又尽可能温和地保留蛋白-蛋白复合物,因此常选用非离子或温和两性离子去垢剂,如0.1%–1% Triton X-100或0.1%–0.5% CHAPS,配合适中的盐浓度(如150–300 mM NaCl或KCl)以及含EDTA二钠的金属螯合体系,以抑制金属蛋白酶活性并避免金属依赖的非特异结合;同时在裂解和孵育全程添加PMSF等蛋白酶抑制剂和少量DTT维持还原环境,可显著提高互作复合物的完整性,洗涤时则可在不破坏互作的前提下适度提高盐和去垢剂浓度,平衡回收率与背景。
Q7:在体外激酶或磷酸化依赖的蛋白互作实验中,ATP与二价离子应如何配置?
涉及激酶活化或磷酸化调控的互作体系,如体外激酶反应结合Pull-down/Co-IP或放射性标记实验,通常需要在反应缓冲液中加入0.1–1 mM左右的ATP二钠盐以及5–10 mM MgCl₂作为必需的二价阳离子,ATP提供磷酸基团同时通过Mg²⁺-ATP络合形式被多数蛋白激酶识别;若研究对象对氧化还原环境敏感,还可加入0.5–2 mM DTT维持半胱氨酸残基处于还原态,但应避免还原剂或高浓度螯合剂过度抑制含金属辅因子的激酶活性;在设计对照时,可设置无ATP、ATP-γ-S或激酶死突变体等条件,以区分单纯结构结合与真正依赖磷酸化的互作。
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