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WB实战指南(三) 之 转印

转印——转印效率对WB结果的影响并不如书本和网络上宣扬的那么大!

首先必须澄清的是,很多时候新手会把WB结果无信号归咎于转膜不够充分,实际上转膜效率对最终结果的影响所占比重并不高,真正取决定性因素的是抗体识别能力的强弱,以及如何正确使用抗体,这个问题下节讨论。

有一个简单的例证,Biorad提供的3mm厚滤纸初次使用时,通常转膜效果不理想(从预染的marker深浅可知),但对多数一般丰度的蛋白的检测没有任何影响(建议少用这种新滤纸做那种含量特别稀少或者转膜非常困难的蛋白)。没有很好的策略可以解决这个新滤纸的问题;尝试过浸泡(会泡烂的)、预电泳(会稍微好点)等等,效果均不理想。通常,最初一两次的使用就是用于转一般蛋白。每次用完后清水稍微冲洗一下表面盐分(要控制水流;水流太大,纸张会烂掉的),晾干再用;只要没冲烂可以一直反复使用。

其次,尽管转膜效率不起决定性作用,但由于WB的流程相对较长,所以每个步骤的叠加作用会被级数放大,因此在试验的每个步骤我们仍会力求更好,因此以下仍会深入探讨如何提高转膜效率。

针对提高转膜的效率,个人认为最先应该考虑到的是仪器的选用。

这里不是歧视“made in China”,国内的厂家很少注重不断提高自己产品的品质,走低端策略,对于电泳仪这种技术含量不高的仪器倒可以凑合;但说到转膜仪,能把一个简单的匀场电极做好的还真不多(就我道听途说的,国外厂家为了使电极之间场强更加均匀,那种大块金属板表面是镀过极薄的白金层);因此转膜效率和均匀方面孰优孰劣不言而喻。目前,个人使用过的国产电转槽(湿转)唯Tanon仿Biorad的还可以(算替它们免费打个广告吧,Tanon仿biorad mini3型电泳仪,在某些方面(主要是操作)上还优于Biorad原装;目前我认为“中国制造”的灵魂就是仿造并超越前者);半干转仪一律进口,用过Biorad、amersham和英国公司的scie-plas。

PS:批评一下Biorad。Biorad的半干转仪,其硬质塑料外壳会莫名其妙的碎裂(绝非摔裂、磕碰,因为底面一般放在桌上后除定期需要清洗去除残留盐渍,基本不会移动;即便如此它自然就会碎裂),以致于其核心组件未坏的情况下,因外壳碎裂不得不报废该仪器(其外壳里包裹电源线,外壳碎裂,电源则无法接通,导致仪器报废——我们先后买过3台都是这样的毛病,其间间隔了3年,不能肯定近来Biorad有没有改进这个问题;如果没有,我想市场迟早会被其他公司所取代)

对这三款产品,Biorad的外壳有明显的质量缺陷,容易过早报废;amersham独特的蜂窝式设计确实对转膜效率有所提高,但蜂窝式使得与“三明治”的接触面减少,电转时散热不太好,做大蛋白(半干转仪也可以做大蛋白转膜,效率确实不如湿转,但抗体好、蛋白丰度一般时仍可采用)长时程(3hrs)转膜需要在4度冰柜或cold room进行;英国的产品,价格较高,公司不太出名国内不一定有代理,但质量和散热都非常好。

这里谈到了半干转和湿转。这两种转印方法各有优劣。湿转适合所有的蛋白,转膜效率最佳,但靡费试剂、溶液,对普通分子量大小的蛋白转染操作时间长于半干转(下文会具体给出条件);半干转适合分子量较小的蛋白,省时、省试剂。蛋白分子大小如何界定呢?习惯上认为150KDa以上为大蛋白,其他均属于小蛋白,当然这只是一个相对标准。因此,通常对大蛋白的转印多数人会选择长时程的湿转,那么刚才提到的amersham半干转仪的缺陷实际上没太多实质意义,何况还可以外加条件弥补;而且用半干转做大蛋白转印本来就是高手在悬崖上跳舞,此时转膜效率是否更高已经没有任何意义——我说过转印效率对WB结果不起决定因素。

湿转、半干转缓冲液配方请参考分子克隆,有必要指出的是,实际上用半干转缓冲液进行湿转效果也非常理想,通常这种缓冲液可以反复使用多次(30V,~35V附近的时候,保险会自动跳掉、切断电转仪电源。至于UK的,即使整张大板胶室温电转3hr以后,最大电压仍为18V(因此足见其散热性能的优良)。

注明:以上半干转仪时间的要求是针对PVDF膜的,这里面有一个很有趣的问题。尽管厂家一再表明PVDF膜比NC膜对蛋白的截留更高(但NC带负电性,理论上它的吸附量应该更高,所以通常同样使用TBST这种低盐洗液背景比PVDF膜高),但PVDF膜对小分子的截留明显不如NC膜,因此交联在预染marker上的颜料小分子很容易穿过PVDF膜,造成转膜过度的假象(除可考虑提升甲醇浓度至25%外,也可以考虑增加marker的上样量);NC膜没有这种问题,所以通常它的转膜时间也是小蛋白1hr、大蛋白3hrs,电流控制在200-300mA(16cm*9cm大胶300mA,如果胶面积小很多可以考虑降低,实际上相当于2.5-3mA/cm2左右)。

NC膜唯一不如PVDF膜的地方,在我看来是它的强度:干燥的膜易碎。当然目前某些厂家为解决这个问题,将NC成分涂在另一种介质的表面,这种膜的支持强度和PVDF膜类似,但转膜效率稍差于纯NC膜,且有明显的正反面;因此制作转印三明治的时候要特别注意正反面。此外,20KDa以下的蛋白宜采用0.22uM孔径的转印膜,但也不是一定必须。

对于大蛋白转印,很多书本建议采用低浓度胶,如6% SDS-PAGE。但实际操作发现,6%太软,制作转印三明治的操作非常麻烦;且内参如Actin、tubulin都在45KDa附近,而6%胶底边溴酚蓝指示60KDa左右,除非采用坛子上有人提过的灌不同浓度的胶或者梯度胶,否则需要同时跑两块胶,因此也不是很推荐。个人经验认为300KDa以下8%胶(底边36KDa)都可以胜任,可以适当调整选择7-8%胶可以兼顾内参和大蛋白。

转膜最好在低温进行(高温会局部溶胶或降低转膜效率),尽管很多半干转仪没有具体要求,但用预冷过的电转液湿滤纸比未预冷的转印效率更高。因此,有条件建议湿转、半干转均在低温(4度)进行。此外,湿转缓冲液可以考虑转印前-20度预冷,时间不能长于2hrs,否则电泳液冻结;mini3型有内置冰槽的,冰槽置-80度预冷。

制作转膜三明治的过程中,书中强调过滤纸、胶、膜的大小最好一致,否则没有胶、膜隔开部分的滤纸会因为直接接触而产生局部短路,降低内阻增加电(压)流,造成升温过快。但进口仪器随厂原包装附带的滤纸有限,如果每次都切割新滤纸,消耗过快、初次使用的膜转膜效率不高,且增加额外的操作。因此,实际上滤纸大一些也不太要紧,但是我会选择已经切割好的和胶面积最接近的滤纸;通常膜的大小会严格控制在与胶面积一致或略小一点点。

操作时在保证每一层均无气泡的前提下,叠好后再碾压几个来回,力道要均匀、恰好;力量过大,胶会被拉伸,条带会扭曲、变形。碾压的目的不是为了驱赶气泡(完全可以做到叠加的时候每一层都无任何气泡;诸如采用多层薄滤纸时可以一张张的叠加),更重要的作用是让膜和胶贴得更紧密。可以理解的是,对于蛋白分子的大小而言,胶和膜之间的间距是数十万倍计的,因此更紧密的接触无疑是转膜成败的关键。

胶和膜需不需要泡呢?不少公司实验讲座时提出泡胶、泡膜,实际操作中没有发现泡和不泡的转膜效率有多大差别。实际上,胶只需要在电转液中浸一下即可(可以减少与滤纸或者膜之间的气泡);而膜也只要湿掉沾上电转液即可,同样多沾些缓冲液会有利于减少气泡(PVDF要先用甲醇湿润再投入缓冲液;NC直接进缓冲液)。

如何监控转膜的效率呢?

在早期,鄙人亦依据分子克隆的介绍,采用立春红染膜。只是后来发现此操作不仅增加额外的操作时间,而且不能说明任何问题,于是抛弃之。首先,立春红(也包括考染胶)的灵敏度和HRP-ECL体系的灵敏度相差太远,即使立春红染膜无颜色,也无法提示WB结果会不会失败(考染胶无颜色也不能说明转膜充分了,除非你银染),你仍然得继续后面的操作;相反靶蛋白区域有颜色,亦无法提示靶蛋白就转膜完全了,也许只是另外一个分子量大小相近的蛋白。

因此,无论立春红染膜失败或成功,你都必须进行后续的操作。而立春红染胶不仅增加额外的操作时间,而且增加一轮漂洗的操作,对膜和膜上的蛋白都不好。那么为什么不采用更直观的预染marker做转膜监控的依据呢?理论上,同时转膜、颜色是交联到蛋白上的,因此颜色有多深表明有多少蛋白转印到膜上,非常直观、不会增加任何额外的操作(固定marker的上样量非常必要)。当然上面提到针对PVDF膜,由于对小分子截留的局限,颜料分子会在高强度的转印过程中从交联的蛋白上脱落并穿过膜(颜料与蛋白交联得过深会使整个lane糊掉;太紧(多)可改变蛋白构象使迁移率改变。

所以多数情况下颜料和蛋白之间是一种不稳定的交联,这意味着在某些条件下,颜料会从交联的蛋白上脱落,又因为膜分子孔径以及膜对不同物质吸附能力的差异,颜料小分子会轻易穿过膜到滤纸背面,而蛋白则被牢固的截留在膜上),造成转膜过度的假象。现在你知道有这种局限,要么更换NC膜;要么采用上面提到的非常稳定的转膜条件、注意必要的细节,就可从根本上忽略掉其对转膜效率的指示,而把预染的marker仅仅作为一个分子量大小的指针,当然同时可确认之前的转膜操作无误(没有插反电极,放反膜),也可为后续抗体孵育操作时膜的正反面做必要的提示。

不同公司预染的marker效果不太相同,一般NEB和invitrogen的常规分子量预染marker要上8-10ul,MBI的只要5ul(胶大小20×30cm),Biorad-mini3型(8.2×7.4cm)MBI最低2.5ul转膜后就足够清晰。

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