30年经验积累,一文总结IP/coIP/pull-down实验攻略
实验室新手村:开题报告已提交,转眼1个月过去了,实验还是一头雾水,为啥我的co-IP拉不下来蛋白?
打怪升级的师兄:我当初正好相反,条带那叫一个深,结果是拉下来的蛋白被抗体条带覆盖住了,想换个抗体太不好找,无奈换了个蛋白,还好后面挺顺利。
装备丰富的大师兄:蛋白喜欢组队在细胞里干活,IP、co-IP又是常用的研究相互作用的手段,掌握好这个工具还是很重要的,总不能随随便便就换个蛋白。
但是:从实验设计,试剂选择,要遇到问题进行分析调整,每一步都不轻松,那要怎么快速掌握这项实验,轻松搞定各种疑难杂症呢?
我们依据三十多年的IP/co-IP实验经验,总结了一线技术支持常被问到的问题,希望这篇纯干货能帮助大家顺利从新手村升级,积累丰富的经验,早日驾驭IP、co-IP。
选IP、co-IP还是pull-down?
IP(Immunoprecipitation),免疫沉淀:是利用固定在磁珠或琼脂糖树脂等基质上的特异性抗体对抗原进行小型亲和纯化的一种方法
Co-IP(co-Immunoprecipitation),免疫共沉淀: co-IP是一种常用的鉴定蛋白-蛋白相互作用的方法,其基本实验流程和IP类似,通过使用诱饵蛋白(IP中的抗原,bait protein)特异性抗体间接捕获与其结合的靶蛋白(prey protein)。
Pull-down:另外一种进行蛋白-蛋白相互作用研究的方法,针对无法找到可用的抗体的靶蛋白。可以采用一个表位标记标记蛋白质(可在细胞内组成型表达),将其固定在基质上获得互作蛋白。很多蛋白质由于无法找到可用的抗体而无法进行免疫沉淀。
实验设计
常用行话
以上示例图证明了EDR1和EDR4有相互作用。如果想要设计好实验,先清楚以下常用“黑话”含义。
阳性对照:证实细胞裂解物中确实存在靶蛋白(IP)或者互作蛋白对(co-IP,比如诱饵蛋白X和靶蛋白Y),即为常说的input。可直接取抽好的蛋白溶液进行Western。
阴性对照:用来排除假阳性。IP/co-IP 后靶蛋白或者互作蛋白对都检测到了,固然是值得高兴的,但是这结果是不是假阳性呢?还得做个阴性对照。阴性对照如何设置呢?考虑到整个实验体系会出现beads、抗X抗体、诱饵蛋白X、靶蛋白Y(co-IP):
*注意:总蛋白上样量过多也会造成 非特异性结合,建议上样量为500ug-1mg。上样之前一定要先用BCA定个量!定个量!定个量!
pre-clear:上样前先用裂解液过一遍柱子,减少基质本身对蛋白的吸附。
Output:在某些co-IP实验中,实验人员会把IP后的上清分别进行诱饵蛋白X和靶蛋白Y的WB检测,该对照组称为output组。
内源性co-IP实验,如果最终结果为阳性,则可以证明两个蛋白之间存在相互作用;但是结果为阴性,是否两个蛋白就一定不发生相互作用了了呢?也不一定。有可能是两个蛋白是弱相互作用力,这时候可能需要交联剂协助,锁定强化弱互作蛋白;也有可能是内源蛋白表达量低,可先做过表达co-IP作为对照。
孵育(结合)顺序与孵育条件
抗体,裂解液,beads,如何排列组合?会有怎样的影响?
从以上三个结果可以看到,第一种孵育方法抗原得率最高,第三种抗原得率最低。如果靶蛋白丰度较高,第一种和第二种差别并不显著。注意,整个体系选择同样的孵育顺序,以确保结果的重复性。
试剂选择:选择切合实验需求的高性价比试剂
抗体——选经过IP验证的抗体,减少假阳性概率
抗体结合蛋白——蛋白 A, 蛋白 G, 蛋白 A/G, 蛋白 L?
快速总结版:省事且通用可选择蛋白A/G
蛋白 A—只与Fc区域结合
蛋白 G—结合Fc区域和部分轻链
蛋白 A/G—重组蛋白,兼具Protein A和Protein G的结合位点
蛋白 L—结合仅限于那些含有κ轻链的抗体
捕获填料—琼脂糖还是磁珠?
快速总结版:
靶蛋白表达量低,实验室没有搭配磁珠的磁性设备,选琼脂糖,注意要做pre-clear
靶蛋白表达量中,实验室有磁性设备,希望背景更干净,操作更快,选磁珠
详细对比信息如下:
DIY还是试剂盒?
快速总结版:
希望快速拿到稳定的实验结果,经典试剂盒由于经过了一系列的优化,更适合
希望背景更干净,减少抗体轻重链对结果的干扰,交联法试剂盒更适合
采用非传统抗体,与蛋白A或者蛋白G结合不好或者不结合,采用直接直接法
希望更多的灵活度,喜欢自己一步步优化整个实验,DIY更适合
各种buffer
整个co-IP系统,涉及到裂解液,结合液,洗涤液,洗脱液,这4种溶液要如何考量呢?
裂解液——样本质量很大程度受限于裂解液,要考虑其中的去垢剂种类。
非变性裂解液,含有非离子型去垢剂,有助于稳定天然蛋白构象,比如IP lysis buffer。不建议使用变性裂解液,比如RIPA,虽然裂解剧烈,但是无法维持蛋白天然构象,会破坏互作蛋白对。
如果自配,建议采用温和系统,比如NP40/Triton 0.1%-1%;SDS ≤0.1%,盐离子≤150mM
记得要加蛋白酶和/或磷酸酶抑制剂
结合液——利于蛋白之间的相互结合,要考虑孵育(结合)顺序
如果抗体和beads先孵育,建议 选择pH 8.2(更常用)或者pH5.0
如果选用纯抗原作为诱饵蛋白X去拉裂解液中的靶蛋白Y,抗体和抗原的结合buffer选择中性PBS/TBS
如果诱饵蛋白X和靶蛋白Y来自细胞裂
洗涤液——去除非特异结合蛋白,顾及互作蛋白间的结合强度优化配方
如果互作蛋白作用较弱,建议选择PBS或者TBS进行洗涤
通常会加入去垢剂降低背景,比如0.5-1% NP-40/TritonX-100/CHAPS
如果效果还不佳,还可增加盐离子浓度,比如<250nM NaCl,以及加入1-2nM DTT/β-ME
还可增加洗涤次数,比如3-5次
洗脱液——将目的蛋白从固相介质上洗脱下来,依据捕获方式和下游应用优化配方
如果诱饵蛋白或者靶蛋白带有标签,可用高浓度标签或配体进行竞争洗脱
温和的配方:0.1M 甘氨酸(pH2.5-3)
也可使用SDS-PAGE上样缓冲液直接洗脱
常见问题
Co-IP背景较深或者条带杂乱
填料的非特异性结合
抗体结合非特异的蛋白
洗涤不当造成杂带
建议方案:pre clear琼脂糖填料或者更换成磁珠;设置对照排除非特异性条带;优化缓冲液
Input条带清晰,co-IP条带很弱?
设X为诱饵蛋白,Y为靶蛋白,有可能为
X和Y的相互作用本身比较弱
X蛋白并不是Y的唯一,只部分Y与X互作
可以尝试反向拉,比如用Y去拉X,可能效果比较好
我的蛋白正好和抗体重链分子量接近,要如何减少抗体干扰?
建议方案:
IP/WB一抗使用不同种属来源,选择与IP抗体种属无交叉反应的二抗(Cross Adsorbed secondary antibody)
特殊二抗:比如仅识别重链或者轻链的二抗,或者仅识别天然抗体的二抗
直接源头遏制:将抗体直接交联到bead上,或者将抗体交联到protein A/G上,避免洗脱干扰
靶蛋白没有条带
裂解液不合适,或者没有添加抑制剂,导致靶蛋白或者饵蛋白构象改变不能结合或者降解
饵蛋白较难洗脱,换成高强度的洗脱缓冲液
选用的抗体不合适,建议IP验证过的抗体,并优化下抗体用量
蛋白间为弱相互作用,或者相互作用依赖翻译后修饰
琼脂糖难离心,每次总会吸上来一点
使用带滤膜的离心柱,下部有接样管,琼脂糖完全截留在滤膜上
换成磁珠
我们总结了基于磁珠的蛋白互作解决方案
更多常见问题分析,详情请看学习视频
由我们的技术支持精心准备的一系列免疫(共)沉淀在线课程,内容丰富详实,关于实验前思考和常见问题的分析更详细,还可随时观看。
目前更新的内容有:
《蛋白-蛋白互作常见研究方法介绍》
《免疫共沉淀实验详解》
《免疫共沉淀常见问题及解决方案》
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