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标题:【讨论帖】 2D PAGE 实例分析:从样本制备到结果分析

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【讨论帖】 2D PAGE 实例分析:从样本制备到结果分析

从样本制备到结果分析”。同样也是翻译自GE HEALTH的专家一次讲座的PPT, 然后加上我自己的一些听后的感想和心得。

这个专题的重点在于通过大量完整的2D胶整图实例, 在从样本制备的过程到结果分析中, 不同的处理方式(如盐离子浓度, 不同范围的IPG胶条, 以及样品成分, 试剂污染的影响)所造成的后果的比较, 来说明我们实验中所需要注意的一些问题, 并且能够更好的与实验中的一些不理想的2D胶对号入座, 更快更好的找出需要改进的地方。

但是这个专题的目标并不是说2D有多么多么重要, 因为现在对于蛋白质组学的研究, 随着目标蛋白的特异性的逐渐增加, 由于2D的局限性,其所占的比例已经越来越小, 但是作为蛋白质组学的一个经典手段, 这个专题如果能够帮助大家在2D上节约时间, 从而更好的投入进一步的功能和通路分析中去,我的初衷也就达到了。



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一、样本制备过程

现象:氨甲酰化横向点系列(见下图)

原因:尿素中有杂质

解决:更换新的尿素或者通过强阳离子交换柱去除异氰酸盐, 这个现象有时候在没有杂质的时候也有少量出现, 但是不会像这种情况这么明显, 但是也表现为一个蛋白质点在水平方向上的系列拖尾, 经质谱鉴定都是同一蛋白。


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现象: 见下图

原因:三氯醋酸-丙酮沉淀所得到的沉淀仅仅用冷丙酮洗了, 而三氯醋酸仍然残留在了沉淀中, 从而影响了结果。

解决:使用90%的丙酮与10%的水配比来洗沉淀, 三氯醋酸-丙酮沉淀是我们常常使用的一种纯化蛋白的方法, 简单, 有效, 所以细节的注意就更为重要。


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现象: 见下图

分析: 植物蛋白的粗提物杂质比较多, 有一些非蛋白杂质或者糖基化蛋白, 对于2D的分离极为不利, 需要我们通过一些方法来提纯


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现象: 见下图a, b,c

分析: 这3张图是来自于植物蛋白提取物在不同的处理方式之下所跑出的2D图谱,a图是没有经过沉淀的植物蛋白粗分直接用裂解液溶解后得到的2D图谱(w/o =without)大家可以看到,由于植物蛋白中的杂质比较多, 所以背景很深, 这个情况在做水稻和拟南芥等样本的时候常常能够遇到。b图是经过甲醇沉淀的样本, 大家可以看出背景有一定的减弱, c图是经过TCA-丙酮沉淀的样本所跑出的2D,蛋白质点展现最佳, 所以大家在处理样本的时候如果是植物样本, 可以考虑沉淀一下,一般能够达到更好的效果。


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现象: 见下图 a,b

分析: 这里是另外一种我们常见的纯化粗蛋白的方法--2D CLEAN UP KIT, 我这里并不是给GE做广告, 因为确实是我自己用到的方法。其实2D- CLEAN UP是一个很好的方法, 但是重点在于处理完以后你的又白又漂亮的蛋白怎么办? 这个就和你的样本中可溶性蛋白的含量多少有关了, 如果你是全细胞组分, 或者分泌性的含比较多的可溶性蛋白的样本用裂解液能够很快溶解掉, 但是如果你做得是比较单一的成分或者杂质和疏水性成分比较多的样本, 那么在提纯后, 去杂质除掉一部分, 然后再溶解也要丢失一大部分, 自然会感觉样本损失很大了。

怎样改进你的样本在2D- CLEAN UP KIT 处理后的溶解性呢? GE的工程师给了以下几点建议:

1. 延长裂解液溶解时间数小时(或者过夜)
2. 小心的超声波助溶(一般是5/5, 避免样本过热, 同时在水槽中加冰袋)
3. 冰冻的沉淀物直接投入室温的裂解液中有助于溶解
4. 使用含SDS的强力裂解液


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现象: 盐离子的干扰,见下图

分析: 样本是 E. coli extract , 用的是pH 4-7的窄范围IPG胶条,其中左图没有盐离子干扰, 右图有30 mM NaCl的存在, 我们一比较就明显的看的出, 右图的横纹非常的明显。 这就需要我们在样本制备过程中非常注意盐的干扰, 通过沉淀, 纯化等方法首先去除掉盐, 如果已经在裂解液中了, 那么在实验过程中采用杯式上样或者盐桥都可以一定程度上减少盐的影响。


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现象: 盐离子干扰, 见下图

分析: 使用的材料是cell line, 用的是IPG 3-10的线性胶条, 但是过程中电压上不上去, 而且结果中蛋白质点都堆积在了一起, 原因是在裂解之前洗细胞的PBS平衡液没有沥干净, 从而带了大量的盐离子进入了样本。 所以我们在实验过程中要注意吸干净, 或者采用相对来说盐浓度低的D-HANKS缓冲液和山梨醇溶液来洗细胞。


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现象: 盐离子干扰, 见下图

分析: 使用的材料是cell line, 用的是IPG 3-10的线性胶条, 但是过程中电压上不上去, 而且结果中蛋白质点都堆积在了一起, 原因是在裂解之前洗细胞的PBS平衡液没有沥干净, 从而带了大量的盐离子进入了样本。 所以我们在实验过程中要注意吸干净, 或者采用相对来说盐浓度低的D-HANKS缓冲液和山梨醇溶液来洗细胞。


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*2D样本处理小结

这张图的主要目的是让大家比较一下样本处理对2D实验结果是多么的重要。以下的3张图是来自于第3龄的果蝇幼虫的蛋白抽提物的三种不同的处理方式所得到的2D图谱。 胶的上样量是基于同样数量的样本, 而不是基于同样的蛋白量。第一向IEF使用的是pH 3-10 线性胶条,水化液为8 M urea, 2% CHAPS, 0.5% IPG buffer, 65 mM DTT

左图展现的是幼虫匀浆以后直接加入 8 M urea, 4% CHAPS以及PMSF作为蛋白酶抑制剂来裂解。 这是一个比较标准的样本制备过程, 但是从图上可以看出, 2D的结果并不好, 背景太深, 蛋白质点的分布和分离的情况也不好。

中图展现的是将幼虫匀浆以后使用2%的SDS裂解, 并且随后在95°下加热3分钟处理得到的图谱。 虽然有SDS的存在, 但是2D的展现很好, 点分离清楚, 并且在垂直的分子量水平上和水平的等电点上都得到了很好的展现。

右图展现的是将所提取的蛋白用TCA和丙酮沉淀以后再在尿素和CHAPS中重悬, 这个同样是一个我们常常使用的技术手段。 蛋白质点的分辨率很好, 但是总的蛋白质量却比较低, 这个造成的原因可能是沉淀后的蛋白没有能够很好的完全溶解所造成的, 这个情况在2D CLEAN UP KIT的使用过程中也常常出现。


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