Western blot:NIH/3T3 的 β-actin 湿转教学流程

固定为约 42 kDa β-actin、10% 小胶、0.45 μm 硝酸纤维素膜和冷却湿转,写清裂解定量、上样、膜方向、抗体稀释及曝光检查。

01本篇适用条件

样本为约1×10⁶个普通非感染性NIH/3T3细胞沉淀,检测约42 kDa β-actin。选择兔单抗CST #4970(13E5)及抗兔IgG-HRP #7074作为明确教学抗体对,前提是手头批次已在小鼠细胞裂解物中验证;一抗1:1000、二抗1:2000为本次起始条件。使用Bio-Rad Mini-PROTEAN兼容的10% Tris-glycine预制胶、Mini Trans-Blot槽式湿转及0.45 μm硝酸纤维素膜。100 V、60分钟仅限本机既有SOP已经验证该组合且能够持续冷却,不可套用于半干转膜、快速转膜、其他电极间距或高低分子量靶标。未有本机验证记录时先由负责人验证转移,不能把本教学数值当成厂家对所有设备的保证。

02实验原理

Western blot 先通过电泳分离蛋白,再转移到膜上,用抗体检测目标。条带大小、特异性和检测线性范围必须共同验证。曝光过度或加载对照不稳定会使后续归一化失去意义。

Western blot从样品制备、电泳、转膜到一抗二抗和ECL检测的流程图

按箭头定位问题发生在样品、电泳转膜还是抗体检测阶段;流程图不包含曝光线性范围及归一化验证,具体条件以本篇体系为准。

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BSA与牛γ球蛋白在BCA法中的浓度吸光度响应曲线

横轴蛋白浓度、纵轴扣空白A562,两种蛋白斜率不同,说明标准物与样品组成会影响定量。原图采用试管法37°C30分钟,不是本篇微孔板标准曲线;必须用本次实测标准拟合未知样。来源为Pierce技术资料,非商业推广。

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一抗、HRP二抗和发光底物检测链的完整原理图

保留一抗与目标、HRP二抗及发光全部节点。原图使用LumiGLO专用底物说明酶促发光;本篇使用实际ECL体系,反应时间与底物不能由此图自行替换。

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03安全与适用范围

佩戴实验服、手套和护目镜。核酸染料、裂解液及电泳设备按试剂 SDS 与机构 SOP 使用;接触样本后更换手套。人源及动物来源样本还需符合相应生物安全与伦理要求。

04材料与仪器

  • 已标细胞数的NIH/3T3沉淀;配方中RIPA原料、无EDTA兼容的100×蛋白酶抑制剂、DTT、TBST原料、奶粉、BSA。
  • Pierce BCA #23225(A液、B液),已配在同一RIPA中的2 mg/mL BSA标准储备液、562 nm酶标仪、37°C孵育设备。
  • 10孔、1 mm厚、孔容量至少30 μL的10% Tris-glycine胶;预染10–180 kDa蛋白Marker、兼容电泳槽和电源。
  • Mini Trans-Blot湿转槽、完整冷却装置、搅拌子、海绵、滤纸、0.45 μm硝酸纤维素膜、专用平镊和滚压工具;甲醇无需用于NC膜活化。
  • 0.1% Ponceau S/5%乙酸即用液、抗体对、Pierce ECL #32106、化学发光成像仪、摇床、蛋白废物容器。

05配液与用量

液体配制量及加入量最终组成/用途
含抑制剂RIPA1 mL:1 M Tris-HCl pH7.4 50 μL、5 M NaCl30 μL、10% NP-40 100 μL、10% sodium deoxycholate50 μL、10% SDS10 μL、100×蛋白酶抑制剂10 μL、水750 μL50 mM Tris、150 mM NaCl、1% NP-40、0.5%脱氧胆酸钠、0.1% SDS、1×抑制剂;冰上现用
2×还原上样液1 mL:1 M Tris-HCl pH6.8 125 μL、20% SDS200 μL、甘油200 μL、1%溴酚蓝20 μL、1 M DTT100 μL、水355 μL125 mM Tris、4% SDS、20%甘油、0.02%染料、100 mM DTT;与样本1:1混合后为1×
1×跑胶液1 L:Tris base3.03 g、glycine14.4 g、SDS1 g,加水至1 L25 mM Tris、192 mM glycine、0.1% SDS;不调pH
湿转液1 L:Tris3.03 g、glycine14.4 g先溶于约700 mL水,加甲醇200 mL,再加水至1 L25 mM Tris、192 mM glycine、20%甲醇,不含SDS;使用前冷至4°C
TBST1 L:1 M Tris-HCl pH7.5 20 mL、5 M NaCl30 mL、Tween-20 1 mL、水949 mL20 mM Tris、150 mM NaCl、0.1% Tween-20
5%脱脂奶粉封闭液1 g奶粉加TBST至20 mL用10 mL封闭,其余用于二抗及无一抗对照
5% BSA一抗稀释液BSA0.5 g,加TBST至10 mL取4995 μL加#4970一抗5 μL,共5 mL,1:1000
二抗液5%奶粉/TBST4997.5 μL加#7074二抗2.5 μL共5 mL,1:2000
ECLPierce ECL #32106检测液A3 mL+B3 mL共6 mL,1:1,按约0.1 mL/cm²覆盖≤60 cm²膜;仅此双组分体系

甲醇有毒且易燃,配转膜液在合适通风条件下操作,勿放在点火源旁。RIPA先做BCA,之后才加DTT上样液;普通BCA不可直接测含高浓度DTT的样本。

06时间安排

阶段条件时间
裂解与澄清冰上30分钟;4°C离心45分钟
BCA37°C30分钟共45分钟
变性及跑胶95°C5分钟;标准小胶100 V约60–90分钟
湿转与转移检查冷却湿转100 V60分钟;转膜液维持低温约80分钟
封闭/一抗室温1小时;4°C轻摇过夜12–16小时
洗膜/二抗/洗膜室温,二抗1小时约100分钟
ECL与成像室温15–30分钟

07开始前的准备

确认抗体说明书及本地验证记录支持小鼠β-actin,记录货号、批次和预期分子量;已知阳性裂解物可用以前检测合格的NIH/3T3冻存裂解液。先做泳道图:Marker、阳性2.5/5/10 μg梯度、S1 10 μg、S2 10 μg、无一抗对照10 μg。S1/S2可为同一来源的技术演示,不能冒充独立生物学重复。无一抗泳道转膜后单独裁成竖条,之后不加一抗。RIPA和湿转液预冷,核对转膜槽电极距离、最大电压及本机验证记录;缺冷却、膜型号不符或电缆破损时停止。

自灌胶玻璃板与凝胶架组装

观察玻璃板及灌胶架相对位置;本篇采用预制胶,不按照片灌制丙烯酰胺。

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用移液管向自灌胶架加入凝胶液

该图展示原文自灌胶操作,与本篇预制胶不同;不能从照片推断配方、聚合完成或适用浓度。

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08逐步操作

  1. 将已收集细胞沉淀放冰上,加入200 μL新配含抑制剂RIPA,轻吹打约10次使沉淀分散,冰上裂解30分钟,每10分钟轻涡旋约3秒。若明显黏稠拉丝,需要先用该样本经验证的剪切方式处理,不能把未澄清团块直接上胶。
  2. 4°C、14000×g离心15分钟,吸取上清到新预冷管,避开底部沉淀,记录回收体积,冰上保持。未加入还原上样液前取份做BCA,不把含DTT样品放进普通BCA。
  3. 用2 mg/mL、同RIPA基质的BSA储备液配6点标准,各200 μL:分别取0、12.5、25、50、100、200 μL储备液,加同RIPA到200 μL,得到0、0.125、0.25、0.5、1、2 mg/mL。若标准液并非RIPA基质,先建立匹配的标准体系,不能默认任意溶剂无影响。
  4. 样本先取12 μL上清加48 μL同RIPA,配1:5待测稀释液60 μL;每个标准和未知各做双孔,每孔25 μL。按实际孔数配BCA工作液A:B=50:1;本例16孔至少需3200 μL,配A3500 μL+B70 μL,共3570 μL。
  5. 每孔加200 μL工作液,震板30秒,盖板37°C孵育30分钟,冷回室温后同批读取562 nm。扣空白,用合适标准曲线求样本稀释液浓度,再乘5还原原样浓度;超标准范围重配稀释度,不外推。
    BCA微孔板法的工作液混配、加样、孵育及读数流程图

    从左到右为工作液、样品与工作液加板、孵育和562 nm读板。图解释操作顺序,标准梯度和未知样稀释仍按正文逐项记录。来源为Pierce技术手册,非商业推广。

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  6. 本例后续要求原样浓度≥1 μg/μL。以RIPA将各裂解物统一到1 μg/μL,例如2 μg/μL原样取40 μL加RIPA40 μL;低于1 μg/μL时停止照抄20 μL上样方案,先验证较低统一质量或浓缩,不提高未知总上样体积超过孔容量。
  7. 每管总20 μL制样:2.5 μg阳性用2.5 μL蛋白+7.5 μL RIPA+10 μL 2×上样液;5 μg用5+5+10 μL;10 μg用10 μL蛋白+10 μL 2×上样液。S1、S2及无一抗各为10+10 μL。最终DTT50 mM、上样液贡献SDS2%;计入样本RIPA带入的SDS后总SDS约2.05%,甘油10%。
  8. 盖紧样品管,95°C加热5分钟,短暂离心收液,置室温备用。该加热条件针对β-actin教学样本,不能直接套给容易聚集的膜蛋白或多聚体目标。
  9. 拆胶包装,按兼容电泳槽安装预制胶并去掉底部封条、拔梳。先用少量1×跑胶液冲孔,装槽后上室约200 mL、下室约600 mL工作液,实际以本设备刻度和不漏液为准,记录加入量。
    小型垂直电泳槽组件与组装后的电泳槽

    将灌胶或预制胶组件与完整槽体对应;图为特定型号外观,不用于推断其他设备的接线和装配方向。

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    将运行缓冲液加入垂直电泳槽

    观察内外槽与胶盒位置;液位和缓冲液体系按实际设备及胶说明书,不从照片推断电极方向。

    Mahmood & Yang, Western blot: technique, theory, and trouble shooting, 2012,Figure 3CC BY-NC-SA 3.0;完整原图,格式转换查看技术来源 ↗点击图片查看原图 ↗
  10. Marker按本批推荐量(本例选择每泳道5 μL规格)上5 μL,各样本上20 μL,新头逐孔加。盖好后100 V恒压运行,约60–90分钟,示踪前沿距胶底约5 mm停止。若上室液面下降或条带弯曲发热,先断电检查,不让胶跑干。
    SDS-PAGE加样、电极与蛋白迁移方向示意

    辨认上样孔及从负极到正极的蛋白迁移方向;原图同时说明部分小蛋白可能跑出胶外。图内100–150 V仅为原设备示例,实际条件按本篇预制胶与设备SOP。

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    取梳后向凝胶加入样本与分子量标准

    观察枪头与上样孔的位置关系;照片不能确认载量、破孔、交叉污染或操作人员所用参数。

    Mahmood & Yang, Western blot: technique, theory, and trouble shooting, 2012,Figure 4CC BY-NC-SA 3.0;完整原图,格式转换查看技术来源 ↗点击图片查看原图 ↗
    样本通过浓缩胶及分离胶的完整a/b双panel

    保留a/b两幅,不用示踪染料前沿代替目的蛋白位置;照片不确定通用电压,原文电压描述也不能替代本机SOP。

    Mahmood & Yang, Western blot: technique, theory, and trouble shooting, 2012,Figure 5CC BY-NC-SA 3.0;完整原图,格式转换查看技术来源 ↗点击图片查看原图 ↗
    示踪染料接近凝胶下缘的原电泳照片

    原文展示其体系的终点位置;小分子蛋白可能跑出,不能把染料到胶底作为所有靶标共同终点。

    Mahmood & Yang, Western blot: technique, theory, and trouble shooting, 2012,Figure 6CC BY-NC-SA 3.0;完整原图,格式转换查看技术来源 ↗点击图片查看原图 ↗
  11. 断电后拆胶,剪去无蛋白的梳齿区和底部余胶;在4°C转膜液中平衡胶10分钟,同时将与胶等大的NC膜及滤纸浸湿5分钟。NC直接用转膜液润湿,不照搬PVDF的甲醇活化动作。
  12. 在装有冷转膜液的托盘中组装:黑色负极侧依次为海绵、滤纸、胶、NC膜、滤纸、海绵,NC靠红色正极。每加一层轻轻滚压,赶走胶与膜间全部气泡;用干净镊子夹膜边,写铅笔角标,不碰有效蛋白区。
    蛋白转膜的滤纸、凝胶、固相膜叠层及正负极方向示意

    重点检查凝胶与膜的相对位置、叠层方向及气泡;图示为半干式叠层原理,不提供可直接移植到湿转设备的电流和时间。

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    旧手册湿转夹层与白色正极、黑色负极面示意

    原图保留海绵、滤纸、膜、凝胶的相对位置与夹板极性;图中filter指转移膜、两侧whatman指滤纸、sponge指海绵;white (+)/black (−)为原夹板正负极命名,装配按实际设备SOP核对,不采用旧文电压或电流作通用参数。

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    湿转夹层及正负极的完整原理图

    保留凝胶、膜、滤纸、海绵及正负极全部元件;蛋白从负极侧凝胶移向正极侧膜,具体夹具方向仍按本机SOP核对。

    Mahmood & Yang, Western blot: technique, theory, and trouble shooting, 2012,Figure 12CC BY-NC-SA 3.0;完整原图,格式转换查看技术来源 ↗点击图片查看原图 ↗
  13. 夹好转膜夹,按本设备方向装入湿转槽,加入约800 mL冷转膜液至规定液位,放本机匹配冷却装置并低速搅拌。本例在已验证Mini Trans-Blot组合上100 V转60分钟,维持低温,记录起止温度;冷却失效或温度持续异常升高先停机,不能只等满60分钟。
    湿式蛋白转膜装置、电极引线和转移槽

    图中红黑引线帮助辨认湿转槽外观;内部胶膜夹层仍须按本机SOP核对,不能仅凭外观或原手册电流参数装配。

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    冰上湿转装置原照片

    观察原设备外部冷却方式;照片不证明内部温度、极性或转膜效率,不自行引申其他设备可在冰中运行。

    Mahmood & Yang, Western blot: technique, theory, and trouble shooting, 2012,Figure 7CC BY-NC-SA 3.0;完整原图,格式转换查看技术来源 ↗点击图片查看原图 ↗
  14. 关电并断开电源再取膜,以10 mL 0.1% Ponceau S/5%乙酸染5分钟,用水10–20 mL轻洗至背景变浅,拍完整总蛋白图及Marker位置。若局部大片空白、转反或严重不均,暂停抗体流程并排查,不拿后续曝光补救转膜失败。
    转膜后膜与彩色蛋白标准原照片

    可见彩色标准只能作转移和方向的初步检查,不能证明所有样本转移均匀或目标蛋白充分转移。

    Mahmood & Yang, Western blot: technique, theory, and trouble shooting, 2012,Figure 8CC BY-NC-SA 3.0;完整原图,格式转换查看技术来源 ↗点击图片查看原图 ↗
  15. 用水和TBST各洗至膜上红色基本消失。依泳道图将最后“无一抗”泳道裁为单独竖条。主膜用10 mL 5%奶粉/TBST,室温轻摇1小时;对照条另加2 mL同封闭液,保证均浸没、不贴盒底。
  16. 主膜倒掉封闭液,加5 mL 1:1000兔抗β-actin一抗液,4°C轻摇12–16小时;对照条加2 mL不含一抗的5% BSA/TBST,同温同时间处理。记录液体实际覆盖,避免膜局部干燥。
    摇床上膜与抗体孵育的原照片

    观察膜置于孵育液中;具体覆盖体积、摇速和抗体稀释度按本篇已验证条件。

    Mahmood & Yang, Western blot: technique, theory, and trouble shooting, 2012,Figure 9CC BY-NC-SA 3.0;完整原图,格式转换查看技术来源 ↗点击图片查看原图 ↗
  17. 第二天分别弃去一抗液/对照液,主膜每次加10 mL TBST,室温轻摇5分钟后倒掉,连续3次;对照条每次2 mL,同样3次。使用新的洗液,不能只补液而不换液。
  18. 加入5 mL 1:2000抗兔HRP二抗液孵育主膜,室温轻摇1小时。对照条另配2 mL同浓度二抗:二抗1 μL+5%奶粉/TBST1999 μL。所有容器不加叠氮钠,避免抑制HRP。
  19. 按第17步再洗3次,每次5分钟。测量主膜与对照条总面积,本例不超过60 cm²,临用混合Pierce ECL液A3 mL+B3 mL,共6 mL,即约0.1 mL/cm²。将主膜与对照条有效面朝上并排放在平整洁净托面,夹边沥掉多余TBST后均匀加液,保证整个有效面持续被液体覆盖,室温反应1分钟;面积更大时按同一面积用量放大,不让膜干燥。
    在膜上加ECL反应液的原照片

    观察加液与膜覆盖位置;原图移液器体积并非本篇通用底物用量,曝光线性与背景仍须验证。

    Mahmood & Yang, Western blot: technique, theory, and trouble shooting, 2012,Figure 10CC BY-NC-SA 3.0;完整原图,格式转换查看技术来源 ↗点击图片查看原图 ↗
  20. 将膜放到化学发光成像仪,按同一布局采5、15、30、60秒曝光并检查饱和提示,保存所有原始全膜图。若10 μg梯度饱和而2.5或5 μg仍在线性区,后续样本应降上样量重测;禁止对已饱和条带做可信倍数定量。
    暗盒胶片曝光布局原照片

    这是原文胶片检测路径,本篇使用实际成像系统;不可用照片推定曝光时间、线性范围或归一化。

    Mahmood & Yang, Western blot: technique, theory, and trouble shooting, 2012,Figure 11CC BY-NC-SA 3.0;完整原图,格式转换查看技术来源 ↗点击图片查看原图 ↗
  21. 检查约42 kDa条带、已知阳性、无一抗对照以及阳性梯度的单调关系;有多条同强信号时先确认特异性。β-actin在本例是被检测目标,不能再用自身作加载归一化内参;需要比较时使用经过验证的总蛋白归一化方法或独立稳定内参。

09结果判断与质控

本次成功需同时满足转膜分布均匀、阳性有约42 kDa主条带、无一抗对照无相应背景、所选曝光不饱和,且2.5/5/10 μg系列支持使用范围内的近似线性。单个正确大小条带不足以证明抗体绝对特异,必要时用敲除或其他独立证据验证。此处给的是明确、受设备和抗体批次限定的教学起始方案,不保证未验证设备和样本直接产生相同结果。

三种灵敏度ECL体系的蛋白免疫印迹结果比较

三组均保留各泳道及原分子量标尺,比较不同底物的背景与强带表现。属于原手册示例,不是本篇样本;原图未证明跨底物曝光或定量尺度可比。商品货号标题位于裁图外。

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不同细胞系β-actin免疫印迹的完整原图

保留全部细胞系、泳道和分子量标尺;不同样本的Actin丰度不能由该厂家例推定,本篇归一化前仍需确认内参稳定及曝光线性。

Cell Signaling Technology,不同细胞系β-actin免疫印迹的完整原图厂家公开技术图,完整原图教学引用;版权归CST点击图片查看原图 ↗

10实验记录模板

样本/细胞数裂解体积 μLBCA原始文件原浓度 μg/μL统一浓度上样质量 μg泳道
待填200待填待填1待填待填
胶/膜批次转膜设备及SOP版本实际V/min起止液温Ponceau图一/二抗批次和稀释曝光/饱和原图文件
待填待填待填待填待填待填待填待填

11常见问题与排错

膜上有圆形空白

优先查转膜夹气泡、滤纸折叠和膜润湿不足;保留Ponceau图,重新组装并验证,不靠增加抗体修复。

Marker转过去而目标没有信号

查阳性样本、一抗物种、二抗配对、HRP底物及叠氮钠污染;看总蛋白转移和阳性后再决定是否调整转膜。

背景高或白心条带

查上样过多、抗体浓度过高、洗涤不足及曝光饱和,优先用现有上样梯度和较短曝光定位问题;不要挑选局部图像遮盖背景。

想换成PVDF或另一台转膜仪

本教程NC膜及100 V参数不能直接沿用;重新确定活化、缓冲液、电极结构和转移效率,建立适用SOP后再做样本。

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。