在western blot(WB)实验中内参蛋白是非常重要且必须的一部分,内参蛋白通常是由细胞中管家基因编码的蛋白,内参保证了每个泳道中蛋白上样量相同,不同泳道上的蛋白以相同的效率从凝胶转到膜上,不同泳道上抗体孵育(包括一抗和二抗)、信号检测都是一致的,是量化目的蛋白相对表达量的重要标尺。
1. 理想的内参蛋白需满足的条件理想的内参蛋白应满足以下条件:
(1)高度或中度表达,排除太高或低表达;
(2)在测试条件下内参蛋白水平要保持恒定(与总蛋白量相比),例如,用特定药物处理或未经特定药物处理、正常细胞和癌细胞、细胞周期以及细胞是否活化、内源性或外源性因素等;
(3)内参蛋白和目的蛋白相对分子量有差异,内参和目标蛋白的检测限都在动态范围内,可在信号不饱和的情况下揭示内参和目标蛋白量的变化。
2. 哺乳动物细胞中常用的内参
全细胞或细胞浆中:GAPDH、β-Actin、β-Tubulin、Vinculin等;
细胞核中:Lamin B1、TBP、HDAC、PCNA、Histone H3等;
线粒体中:HSP60、COX IV等。
(1) GAPDH:甘油醛-3-磷酸脱氢酶,在糖酵解过程中将3-磷酸甘油醛进一步磷酸化的一个酶,其编码基因属于管家基因,广泛表达于各种细胞组织中,且表达相对稳定,故常常用来作为western blot的内参。GAPDH会随着组织老化,表达水平发生变化,因此不适合在年龄差别很大的组织样本中作上样内参;缺氧时GAPDH聚集,表达上调,因此不能在涉及氧气的相关研究中作为内参;此外,GAPDH是糖酵解过程中的一个酶,故在研究肿瘤代谢过程时应慎用。
(2) β-Actin:β肌动蛋白,一种非肌型肌动蛋白,也是一类常见的管家基因编码的蛋白质,主要功能是组成细胞的骨架。在各种组织中广泛表达,表达水平相对恒定。但在胞质分裂、内吞或应激等进程中,细胞骨架重组信号刺激纤丝状肌动蛋白的片段化和解聚;在原发性乳腺癌细胞中,肌动蛋白被高度磷酸化;在凋亡条件下,心肌和骨骼肌中均能观察到β-Actin的清除,因此,在相关研究中需要谨慎选择。
(3) β-Tubulin:是Tubulin(微管蛋白)家族中的一员,微管蛋白在物种间高度保守,不同亚型的微管蛋白也有显著的同源性。β-Tubulin是一类重要的管家基因编码的蛋白,在细胞周期过程中扮演重要角色,广泛用于作为WB内参。微管蛋白是多种药物的作用靶点,如抗癌药物紫杉醇、长春碱和长春新碱,抗痛风药物秋水仙碱和抗真菌药物灰黄霉素,因此有这些药物作用时,内参勿选Tubulin。
(4) Lamin B1:核纤层蛋白B1,核纤层蛋白是一种核膜结构组分,用于支撑核被膜并参与细胞周期中核被膜的解体和再形成,对维持正常的细胞功能(如细胞周期控制、DNA复制)非常重要。Lamin B1在物种间高度保守,常用于有核被膜的样品作为内参。在细胞凋亡时,Lamin B1可被caspase剪切,另外,核纤层细胞B1基因LMNB1的复制与神经系统疾病,成年期发病脑白质营养不良的发病机制相关,在相关研究中应予以注意。
总之,选择内参主要考虑以下方面:
(1)样本种属来源,哺乳动物的组织或者细胞样本,植物、昆虫等来源样本,适用的内参各不相同;
(2)目的蛋白分子量,通常应该保证目的蛋白与内参蛋白分子量相差5kDa以上,此外,不同公司、同一公司不同货号的抗体相对分子量大小也会有些差异;
(3)目的蛋白表达部位,全细胞和胞浆蛋白、胞核蛋白、核膜蛋白、线粒体蛋白等都有对应的内参蛋白供选择;
(4)实际的实验环境,比如某些细胞中,由于组织缺氧、糖尿病等因素会导致GAPDH的表达增高;在凋亡实验时,Lamin B1等不适合作为内参;在加入抗癌和抗真菌药物时,β-Tubulin的表达易受影响,不适合作为内参;
(5)组织特异性,不同内参蛋白在不同组织中的表达可能不一样,因此不同的组织应选择不同的内参。
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