Western blot 是給蛋白質定性定量的一個方法,定性的意思是確認代測物是何種蛋白,定量就是確認該蛋白的量有多少。
大致的流程應該是:跑膠(SDS-PAGE)、Transfer、Blocking、上一抗、上二抗、暗房壓底片,是進實驗室最初會學的基本技術。
這篇文章大概就是初步的講一下Western的流程和原理,給那些大學部學生剛進實驗室學技術,苦查半天資料卻看不懂的人看的。
跑膠(SDS-PAGE)
跑膠包括做膠、和跑電泳。SDS-PAGE其實是一種跑電泳的技術,是依據不同分子量的蛋白質在電場中游動的速度不同,而用來區分不同分子量的蛋白質的技術。在操作上,首先會做膠,會有一張配方表告訴你要加入的藥品和材料的量,加好後等膠凝固就可以拿去跑膠,而膠的材料也各自有各自的功能:
- SDS: 是一種帶大量負電荷的界面活性劑,可以把形狀不一的蛋白質攤開成線型,均一的裝上負電荷,使分子量大的蛋白質帶比較多的負電、使分子量小的蛋白質帶比較少的負電。
- Acrylamide: 是膠體形成孔洞的主要材料,依據acrylamide的濃度不同,可以分離不同分子量的蛋白質。
- APS: 讓膠體凝固的主要材料,通常做膠的時候會最慢才加APS,否則太早加下去會太早凝固。
- Temed: 催化劑,讓APS凝快一點的東西,有股味道。
- Tris buffer: 調整膠體的pH值,分成pH6.8和8.5的兩種,上膠的Tris使用6.8的,下膠使用8.5的。
做膠的時候,膠體又分成上膠和下膠。上膠的英文是stacking gel,顧名思義是要將蛋白質堆疊擠壓的意思。下膠的英文是separating gel,翻譯過來就是要將蛋白質分開。做膠時,會先配好下膠、倒入做膠台一半以上的某個定點(每個實驗室不太一樣),接著馬上倒入酒精補滿整個膠台,因為酒精和膠體不互溶,所以可以將還是液態的膠體壓平。等下膠凝固至少也要十分鐘或是更久,通常會趁這個時候配待會要用的上膠。
通常配完的下膠倒入膠台後還會有剩,可以觀察剩下的下膠有沒有凝,就可以大概知道膠台裡面的下膠凝固了沒。除了使用沒用完的下膠來判斷膠體凝固了沒,還可以看看膠台裡面有沒有「一條清楚的分界線」來判斷下膠凝固了沒。前面有說過,下膠的膠體和酒精是不互溶的,所以當下膠凝結後,可以看到酒精跟膠體之間的分界線。當下膠凝固好了之後,就可以把酒精倒出來,再倒入上膠,上膠把膠台倒滿之後,馬上!插入!齒梳!並且把氣泡趕走或是用乾淨的tip尖戳破。
做好的膠的長相大概就是上面這張圖,虛線以上都是上膠,需線以下都是下膠,當然實際上是沒有這條虛線的,這只是張是意圖。上膠頂端凹下去的部分就是well,是插入齒梳後形成的凹槽,也是跑膠的時候注入我們想定量的蛋白質sample的地方。做好的膠會在做膠的玻璃裡面,將玻璃從膠台上拆下來、拔掉齒梳清洗、再放入電泳槽裡面,並把電泳槽裡面倒滿running buffer,接下來就要準備想分析的蛋白質sample。
想要分析的蛋白質sample要加入sample buffer後,95度C熱5分鐘,為的是打斷蛋白質的雙硫鍵,讓兩塊靠雙硫鍵黏合的蛋白質分開,加入sample buffer後的蛋白質sample可以被帶入倒well的底端。還記得上一段有講到,將電泳槽倒滿running buffer嗎?當well裡面充滿runnng buffer,單純的、小體積的、分子量小的蛋白質sample很容易飄出well,但是與sample buffer混和後的sample,會跟著分子量大、密度也大的sample buffer一起被帶進well的底部,這樣sample就不會損失了!
與sample buffer混勻、也95度C加熱過的sample,就可以注入well裡面,有加sample的左右兩邊的空well要加入marker和sample buffer。marker是有很多不同已知分子量的蛋白質混和物,而且肉眼可見。一般來說,跑膠的時候是不知道蛋白質sample跑到哪的,因為sample沒有顏色,是透明的,那判斷有沒有好好分離蛋白質的依據就只剩下marker了!只要我知道我想分析的蛋白質分子量是多少,就能對照那附近的marker來推測蛋白質在什麼位置。
加好sample和marker之後,注意正負電的黑色紅色兩種電線不要接反,設定完電壓就可以開始跑電泳了,通常會跑很久(我的常常最快也要跑兩個小時),所以可以趁機去吃飯補眠~
在跑電泳的過程中,sample首先會從well中跑進上膠,上膠(stacking gel)的Tris buffer的pH是6.8,蛋白質在這個區域跑的速度非常的慢,因此原本在well裡面均勻分布的蛋白質會被濃縮成一條細細的線,蛋白質在這個區域堆疊濃縮的目的,是為了使縮有的蛋白質sample,不管當初是分布在well頂端或是well底部的sample,都能在同一個時間進入到下膠(separating gel)中分離,使所有sample都有同一個起跑線。當sample進入到下膠的時候,下膠pH值是8.5,蛋白質在這個區域跑得很快,而且帶越少負電的蛋白跑的越快,那什麼但白帶越少負電呢?還記得我們做膠的時候加了SDS嗎?SDS將蛋白質攤開,並均勻的帶上負電,因此分子量越小的蛋白質但越少負電,分子量越大的蛋白質帶越多負電。造成的結果就是:分子量越小的蛋白質會跑到膠體的越下面,分子量越大的蛋白質會跑到膠體的越上面,這樣就可以依據分子量的區別純化蛋白質。
