면역 반응 강화 기술을 이용한 초고속 웨스턴 블롯

요약

초고속 서양 블로팅 기술은 면역 반응 강화 제와 함께 순환 배수 및 보충 (CDR) 기술을 통해 결합하는 항원 항체의 운동성을 개선하여 개발됩니다.

초록

서양 블롯 (또한 면역 blot로 알려진) 생물 의학 연구를 위한 정식 방법. 그것은 일반적으로 특정 단백질의 상대적인 크기와 풍부 뿐만 아니라 번역 후 단백질 수정을 결정 하는 데 사용 됩니다. 이 기술은 풍부한 역사를 가지고 있으며 단순성으로 인해 널리 사용됩니다. 그러나, 서쪽 블로팅 절차는 유명한 처리량을 제한하는 긴 잠복기인 중요한 병목 현상으로 완료하는 데 몇 시간, 심지어 며칠이 걸립니다. 이러한 배양 단계는 막에 고정된 항원에 대한 벌크 용액에서 항체의 느린 확산으로 인해 요구된다: 막 근처의 항체 농도는 벌크 농도보다 훨씬 낮다. 여기서, 우리는 항체 용액의 순환 배수 및 보충 (CDR)을 통해 항원 결합을 개선하여 이러한 배양 간격을 극적으로 감소시키는 혁신을 제시한다. 우리는 또한 분석의 감도를 보존하기 위해 면역 반응 향상 기술을 활용했습니다. CDR 방법과 상용 면역반응 강화제의 조합은 출력 신호를 증폭시키고 항체 인큐베이션 시간을 실질적으로 감소시켰다. 그 결과 초고속 서부 얼룩은 감도 손실 없이 20분 만에 달성할 수 있습니다. 이 방법은 화학 발광 및 형광 검출을 모두 사용하여 서부 얼룩에 적용 될 수있다. 이 간단한 프로토콜은 연구원이 많은 견본에서 단백질 발현의 분석을 더 잘 탐구하는 것을 허용합니다.

서문

서양 얼룩 (또한 면역 blot로 알려진) 과학 및 임상 분야의 광범위 에 걸쳐 강력하고 기본적인 기술이다. 이 기술은 단백질^1의존재, 상대적 풍부, 상대 분자 질량 및 번역 후 수정을 검사하는 데 사용됩니다. 디지털 이미지 분석과 결합하여, 이 방법은 단백질과 단백질 변형의 풍요로움을 안정적으로 분석할 수^{있다 2.} 서양 얼룩은 일상적으로 수행되지만 시간이 많이 걸리고 노동 집약적인 방법입니다. 막이 있는 항체의 긴 배큐어가 필요합니다. 여기서는 민감도를 희생하지 않고 이러한 제한을 극복하는 인큐베이션 방법의 수정을 설명합니다.

막의 인큐베이션 도중, 항원은 막에 고정되는 동안 항체는 용액에 떠 있습니다. 그들의 높은 친화성 때문에, 항원에 결합하는 항체의 비율은 막에 벌크 용액에서 항체의 확산 보다는 빠릅니다. 이렇게 하면 농도가 낮은 "고갈 층"(그림1)이생성됩니다. 이 기술의 긴 잠복 시간을 담당하는 주요 인자인 수동 확산을 통해 더 먼 항체가 막에 도달하는 데 몇 시간이 걸릴 수 있습니다. 이 효과를 MTL(대량 전송 제한)^3이라고합니다. 항체 함유 용액을 반복적으로 배수하고 보충하면 고갈층을 방해하고 MTL^4를극복할 수 있다는 것이 제안되었다. 여기서, 우리는 전통적인 서쪽 blotting 프로토콜에서 MTL의 효과를 감소시키고 현저하게 필요한 잠복기를 단축하기 위해이 순환 배수 및 보충 (CDR) 개념을 구현하는 독특한 기술을 고안했다.

짧은 배양 시간으로 검출 감도를 유지하기 위해 항원-항체 반응을 가속화하는 면역 반응 강화 기술을 사용하여 신호 대 잡음 비^5를개선하였다. 많은 시판 가능한 면역 반응 향상 제 (IRE)는 2 개의 구성 요소 (솔루션 1 및 2, 재료 표참조)로 구성됩니다. IRE의 독점적 조성 또는 작용 메커니즘은 공개되지 않았지만, 우리는 이전에 IRE가 고체 상 결합 작용에서 항원과 항체 사이의 해리상수를 감소시켰으며, 증가친화도를 나타내는 것은 적어도 부분적으로 IRE^6의강화 효과에 책임이 있음을 발견하였다. CDR과 IRE의 조합은 감도를 희생하지 않고 전체 프로시저 시간을 줄이는 초고속 서부 블로팅 프로토콜을 생성합니다.

프로토콜

1. SDS 페이지 및 PVDF 멤브레인으로 전송

1. SDS-PAGE를 수행하여 상대적인 크기에 따라 단백질을 분리합니다.
   참고: 상업용 또는 수제 젤 시스템은 괜찮습니다. 제조업체의 프로토콜을 따르십시오.
2. 분리된 단백질을 젤에서 PVDF 멤브레인으로 전달합니다.
   참고: 일반적인 전송 방법(반건조 또는 습식 전송)이 적합합니다. 제조업체의 프로토콜을 따르십시오.

2. PVDF 멤브레인 차단

1. 실온에서 교반하여 1h에 적합한 차단 버퍼로 멤브레인을 배양합니다.
   참고: 1차 항체 및 검출 시스템에 따라 적절한 차단 버퍼를 선택해야 합니다. 예를 들어, 가장 일반적인 차단제는 BSA, 무지방 건조 우유, 카제인 및 상업용 합성 폴리머입니다. PBS 및/또는 0.1% Tween20을 사용하는 TBS는 가장 일반적으로 사용되는 버퍼입니다. 이러한 차단 단계는 4°C에서 하룻밤 사이에 수행될 수 있다.

3. 1 차 항체와 인큐베이션

1. 증류수로 10% 면역반응 강화 제-1 용액(IRE-1)을 준비한다. 소용돌이 잘.
2. 희석된 1차 항체를 10% IRE-1로 준비한다. 부드럽게 충분히 섞으세요.
3. 더 큰 멤브레인(4cm x 8cm - 8cm x 8cm)을 사용하는 경우, 항체 용액8mL을 50mL 원심분리관에 넣습니다. 더 작은 멤브레인(2cm x 8cm - 4cm x 8cm)을 사용하는 경우, 항체 용액3mL을 14mL 원형 바닥 폴리프로필렌튜브(재료 표)에넣습니다.
4. 핀셋으로 PVDF 멤브레인을 집어 들고 블로킹 용액을 간단히 배출하십시오. 장갑을 낀 손가락으로 PVDF 멤브레인을 이 튜브에 삽입하고 전체 멤브레인이 튜브 벽에 부착되도록 합니다. PVDF 멤브레인이 튜브에 삽입되면 원래 안쪽에 겔과 접촉했던 멤브레인의 "단백질 측면"에 직면하십시오. 캡을 단단히 닫습니다.
5. 50mL 튜브를 유리 병에 삽입하여 혼성화 오븐에 넣습니다.
   참고: 이 배양에 14mL 튜브를 사용하면 플라스틱 링 홀더 쌍을 사용하여 50mL 튜브의 중앙에 내부 튜브를 유지하여 50mL 튜브에 14mL 튜브를 삽입하십시오.
6. 혼성화 오븐을 켭니다.
7. 6rpm 회전으로 멤브레인을 5분 이상 배양합니다.
   참고: 멤브레인이 항상 벽에 부착되어 있고 (내부) 튜브가 수평으로 수평되어 항체 용액으로 멤브레인을 균일하게 덮는지 확인하십시오. 실제 실험 전에 항체 및 배양 시간의 희석을 교정한다.

4. 멤브레인 워시

1. 회전을 중지합니다.
2. 핀셋으로 튜브에서 PVDF 멤브레인을 조심스럽게 제거하고 멤브레인을 PBS-T50mL의 용기에 넣습니다.
3. PBS-T로 멤브레인을 간단히 헹구는 다.
4. 거품이 나타나지 때까지 증류수로 용기에 멤브레인을 헹구는 다. 이것은 항체의 대부분을 제거하는 것입니다.
5. PVDF 멤브레인을 용기에서 PBS-T 250mL가 들어 있는 샐러드 스피너로 옮기습니다.
6. 스피너에 스트레이너 바구니를 놓습니다. 뚜껑을 단단히 고정했는지 확인합니다.
7. 스피너를 활성화하고 약 20-30 s로 실행합니다.
8. 용액을 버리고 스피너 내부를 증류수로 간략하게 헹구십시오.
9. 다시 스피너에 PBS-T의 250 mL을 추가합니다.
10. 4.6 및 4.7 단계를 반복합니다.

5. 이차 항체를 가진 배양

1. 증류수로 10% 면역반응 강화 제2용액(IRE-2)을 준비한다. 소용돌이 잘.
2. 희석된 이차 항체를 10% IRE-2로 준비한다. 부드럽게 충분히 섞으세요.
3. 3.3 단계에서 명시된 바와 같이 항체 용액 및 튜브의 부피를 선택한다.
4. 핀셋으로 PVDF 멤브레인을 집어 들고 용액을 간단히 배출하십시오. 3.4 단계에서 명시된 대로 PVDF 멤브레인을 튜브에 삽입합니다.
5. 50mL 튜브를 유리 병에 삽입하여 혼성화 오븐에 넣습니다.
6. 혼성화 오븐을 켭니다.
7. 6rpm 회전으로 멤브레인을 5분 이상 배양합니다. 멤브레인이 항상 벽에 부착되어 있는지 확인하고 (내부) 튜브가 항체 용액으로 멤브레인을 균일하게 덮기 위해 수평인지 확인하십시오.
   참고: 실제 실험 전에 인큐베이션 시간을 보정합니다. 이차 항체가 형광으로 수렴되면 어둠 속에서 배양을 수행합니다.

6. 멤브레인 워시

1. 4.1~ 4.10단계를 따르십시오.

7. 이미지 수집

1. 화학 발광 검출
   1. 평평한 표면에 반 이식 플렉시블 필름(10cm x 15cm)을 놓습니다.
   2. 5mL 튜브에 화학 발광 기판의 2 성분을 혼합합니다.
   3. 혼합 기판의 1.5mL를 반이식 플렉시블 필름으로 즉시 이송하고 PVDF 멤브레인을 배치한다. 그런 다음 기판 용액의 나머지 부분을 멤브레인으로 이송합니다.
   4. PVDF 멤브레인을 반투명 플렉시블 필름에 혼합 기판으로 1분 동안 배양합니다.
   5. 핀셋으로 PVDF 멤브레인을 선택하고 기판 용액을 간단히 배출하십시오.
   6. 투명 필름 한 쌍 사이에 멤브레인을 샌드위치.
   7. 화학 발광 모드에서 이미지를 획득합니다.
2. 형광 검출
   1. 핀셋으로 PVDF 멤브레인을 집어 들고 용액을 간단히 배출하십시오.
   2. 투명 필름 한 쌍 사이에 멤브레인을 샌드위치.
   3. 형광 모드에서 이미지를 획득합니다.
      참고: 7.1 단계와 7.2 단계는 최대 감도를 보장하기 위해 이미징 기계와 가까운 곳에서 수행해야합니다.
   4. 배경 신호가 높을 때, PBS-T의 80-100 mL를 가진 용기에서 세척 단계를 수행: 1차 항체에 대해 10 분 헹구고 이차 항체에 대해 6 배 헹구는 다.
      참고: 10% IRE 용액으로 희석된 1차 및 이차 항체 는 감도^6의손실 없이 최대 8-10회까지 사용할 수 있다. 용액은 최대 1 개월 동안 4 °C로 유지해야합니다.

결과

이 예는 서쪽 블롯에 면역 강화 기술과 함께 CDR 방법의 효과를 보여줍니다. 정적 배큐베이는 PVDF 멤브레인이 항체 용액으로 배양된 반투명 플렉시블 필름에서 수행되었으며, CDR 인큐베이션은 막과 항체 용액(Movie)을 포함하는 튜브를 회전시켜 혼성화 오븐에 있었다. 도 2는 서쪽 얼룩에 화학 발광 검출에 필요한 각각 항원 및 항체의 양을 보였다. 정적 및 CDR 인큐베이션 모두?...

토론

웨스턴 블롯은 40년 전 ~40년 전에 개발된 특정 단백질을 검출하기 위해 널리 사용되는 분석 기법으로^7,8. 그이후로, 기술은 기술^{2,9,10,11,12,13의}감도, 속도 및 양을 향상시키는 후속 혁신과 함께 진화를 계속...

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
14 mL Round Bottom High Clarity PP Test Tube, Graduated, with Snap Cap	Falcon	352059
Apollo Transparency Film for Laser Printers	N/A	N/A	Any kinds of Laser Printer Transparency Film are fine.
Azure Imaging System 600	Azure Biosystems	Azure 600	Any kind of Image Acquiring Sytem is fine for chemiluminescent and/or fluorescent detection.
Can Get Signal Immunoreaction Enhancer Solution	TOYOBO	NKB-101
CARNATION Instant Nonfat Dry Milk	Carnation	N/A
ECL anti-mouse IgG, Horseradish peroxidase linked F(ab’)2 fragment from sheep	GE Healthcare	NA9310V
ECL anti-rabbit IgG, Horseradish peroxidase linked F(ab’)2 fragment from donkey	GE Healthcare	NA9340V
HYBAID Micro-4	N/A	N/A	Any hybridization oven is fine as long as the tubes are rotated evenly at a horizontal position.
Immobilon-P PVDF Membrane, 0.45 µm pore size	Millipore Sigma	IPVH304F0
IRDye 680RD Goat anti-Mouse IgG Secondary Antibody	LICOR	926-68070
IRDye 800CW Goat anti-Rabbit IgG Secondary Antibody	LICOR	926-32211
KPL LumiGLO Reserve Chemiluminescent Substrate	seracare	5430-0049
Mouse anti-ß actin antibody	Millipore Sigma	A5316
Odyssey Blocking Buffer (PBS)	LICOR	927-40100	Blocking Buffer for fluorescent detection
OXO Salad Spinner	OXO	32480V2B	Any salad spinner is fine as long as the PVDF membranes are rinsed vigorously without tear.
Parafilm Sealing Film	Bemis	Parafilm M PM996	semi-transparent flexible film
Polyethylene Flat-Top Screw Caps for 50 mL Conical Bottom Centrifuge Tubes	Falcon	352070
Rings to hold 14 ml tube in the center of 50 ml tube	N/A	N/A	Prepared in a machine shop
Rabbit anti-6X His tag antibody	Abcam	ab9108
Tween20	Millipore Sigma	P2287