核质蛋白分离:低浓度NP-40的REAP教学流程

采用公开REAP方法的低去污剂原理,保留全细胞、胞质及核组分,以双向标志蛋白检查交叉污染。

01本篇适用条件

从一皿10 cm、来源清楚的非感染性NIH/3T3普通细胞开始,目标为供WB检测的核与可溶胞质组分,不是活性细胞器制备。基于公开REAP流程,采用0.1% NP-40/PBS,最终以SDS上样液处理各组分;不能把此样本用于保持天然酶活。原文pop-spin未给RCF,本例5000×g10秒属于需在本机先验证核完整性和marker纯度的教学设置,未达质控不得解释核转位。

02实验原理

低浓度非离子去污剂配合短时混匀释放胞质,完整细胞核沉降。核沉淀不是“绝对纯核”,胞质上清也不是所有非核蛋白;要看Lamin A/C与α-tubulin等双向污染标志,而不是只看目标条带出现在哪管。

03安全与适用范围

穿手套、实验服和护目镜,所有分离液预冷;使用冷冻离心机和防气溶胶管。后续SDS/DTT样本按化学废物管理。超声需隔音、防气溶胶并采用本机已验证能量,不能将别人的“档位2”照搬。

04材料与仪器

  • 一皿10 cm NIH/3T3细胞、冰冷1×PBS、10% NP-40储备、标记W/C/N管。
  • 4×还原Laemmli上样液、水、冰盒、冷冻微量离心机、宽口P1000枪头。
  • 用于形态检查的相差显微镜;WB质控抗体为已验证小鼠样本的Lamin A/C和α-tubulin,另测目标蛋白。

05配液与用量

液体/组分配方终量
分离液10 mL10% NP-40 100 μL+1×PBS9900 μL0.1%v/v NP-40,冰冷
W全细胞样本900 μL裂解液取300 μL+4×上样液100 μL总400 μL,1×上样液
C胞质样本取澄清胞质300 μL+4×上样液100 μL总400 μL,1×
N核样本约20 μL核沉淀+4×上样液50 μL+水130 μL总约200 μL,约1×;记录真实沉淀体积
同细胞等效上样W10 μL、C10 μL、N2.5 μL本例体积/取样关系下约相同细胞当量,不是蛋白等质量

06时间安排

阶段条件时间
收集冰上PBS5分钟
温和裂解冰冷0.1%NP-40,吹打5次即时
核沉降及洗涤本机预验证5000×g10秒两次
变性95°C5分钟
纯度验证核/胞质marker WB另行完成

07开始前的准备

先画W/C/N流向和细胞当量计算,避免按相同μL直接比较组分。预冷PBS、分离液、离心机并标三管;确认0.1% NP-40不是0.5%,后者可能破坏核。需有本机短离心实际运行方式,某些设备加减速已超过10秒,应先验证而非仅输入10秒。

08逐步操作

  1. 去培养基,用冰冷PBS约5 mL轻洗一次后弃去,保持细胞皿冰上,不让细胞长时间干燥。
  2. 加1 mL冰冷PBS,用细胞刮轻收至1.5 mL管。本机预验证5000×g短转10秒收细胞,吸去PBS,记录操作起点。
  3. 向沉淀加900 μL冰冷0.1% NP-40/PBS,P1000缓慢上下吹打5次至分散,不涡旋也不长时间孵育。
  4. 立即取300 μL到W管,加100 μL 4×上样液,轻混并冰上放置;原管剩600 μL供分级。
  5. 原管按本机已验证5000×g10秒短转,使核沉降;小心取上层澄清液300 μL至C管,不碰核沉淀。
  6. 向C管加100 μL 4×上样液,混匀,记录总体积400 μL。剩余胞质液从原管轻轻吸尽,既不带走核也不把残液当成核体积。
  7. 向核沉淀加1 mL冰冷0.1% NP-40/PBS,轻吹打5次重悬,按同一短转条件离心10秒,弃上清完成一次核洗。
  8. 在验证阶段,另取少量洗后核悬液作显微镜形态检查,核应完整而非大量碎裂;必要取样量及损耗写入细胞当量计算。
  9. 核沉淀本例约20 μL,加入50 μL 4×上样液及130 μL水成约200 μL N样本;沉淀差异大时重新按最终1×和总体积计算,不照抄。
  10. W/N若黏稠,应先采用本实验室对该装置验证的短脉冲剪切参数,记录探头、功率、时长及冷却。没有验证参数时先建立质控,不能用任意超声能量破坏样本后继续比较。
  11. 三管95°C加热5分钟并短暂收液。取W10 μL、C10 μL、N2.5 μL,加1×上样液补相同上样总体积;这是针对本例取样比例的等细胞当量比较。
    蔗糖梯度与REAP核质分离方法的流程和耗时对照

    右侧REAP通过低浓度非离子去污剂、短离心和洗涤分离;左侧为原文比较方法。原文的10秒短转并未给出可跨设备照搬的RCF,本篇改写离心条件必须单独验证。原图完整保留。

    Suzuki et al., REAP: A two minute cell fractionation method,Figure 3CC BY 2.0;Suzuki et al. 2010,BioMed Central查看技术来源 ↗点击图片查看原图 ↗
  12. 同膜或平行膜检测Lamin A/C及α-tubulin,均以本地验证抗体条件进行;核marker应主要在N、胞质marker主要在C,W含两者。明显交叉污染则该分离批次不放行。
  13. 纯度通过后再看目标在核/胞质的分布,保留所有分级体积和取样损耗;相互不同总体积的C/N原始条带强度不能直接当作核质总量比。

09结果判断与质控

成功终点是可复核体积关系、完整核形态及双向marker支持足够纯度。α-tubulin不是所有处理下绝对不入核的普适标志,Lamin也不是核内全部蛋白;必要增加第二组标志。若处理改变细胞大小、核体积或裂解敏感性,须重新验证而非直接把条带变化称为转位。

四种细胞的核质分离免疫印迹,展示核与胞质marker的分布

W为全细胞、C为胞质、N为细胞核;应同时看核marker与胞质marker的交叉污染。A是HeLa,其他面板为HCT116、HEK293和Hs68;这是原文验证结果,不是本篇获得的条带,也不能证明本篇改写的离心条件有效。原图完整保留。

Suzuki et al., REAP: A two minute cell fractionation method,Figure 1CC BY 2.0;Suzuki et al. 2010,BioMed Central查看技术来源 ↗点击图片查看原图 ↗
TNFα处理前后NF-κB定位的完整免疫荧光与分级WB图组

完整保留原Figure 2 A/B:MEF细胞未刺激及TNFα处理的显微图,以及W/C/N的NF-κB、hnRNP和α-tubulin印迹。此为原文刺激体系,非本篇HeLa教学结果;定位判断须同时检查核与胞质marker污染及取样当量,不能只看NF-κB一条带。

Suzuki et al., REAP nuclear/cytoplasmic fractionation, 2010,Figure 2CC BY 2.0;完整原图,格式转换查看技术来源 ↗点击图片查看原图 ↗

10实验记录模板

样本/皿/细胞数NP-40批次本机短转实际条件W/C/N体积核形态marker交叉污染上样细胞当量原图
待填待填待填400/400/约200 μL待填待填待填待填

11常见问题与排错

核marker进入胞质

查去污剂浓度、吹打过强、处理延时及核破裂,缩短并重新验证。

胞质marker大量留核

查未裂解细胞、核洗不充分及沉淀夹带,增加盲目洗涤也会损失核蛋白,需配合形态验证。

目标两管都有

可能真实分布或污染;先看marker和细胞当量,不能凭目标本身判断分离成功。

12参考资料

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做完最后一步,再核对原始记录。填写实际用量、起止时间与观察结果;遇到异常,先记录,再查看排错说明。