蛋白表达纯化实验步骤之欧阳术创编.docx
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蛋白表达纯化实验步骤之欧阳术创编
蛋白表达纯化实验步骤(待改进)
时间:
2021.02.02
创作:
欧阳术
1、取适当相应蛋白高表达的动物组织提total-RNA。
2、设计蛋白表达引物。
引物要去除信号肽,要加上适当的酶切位点和保护碱基。
3、RT-PCR,KOD酶扩增获取目的基因cDNA.
4、双酶切,将cDNA.克隆入PET28/32等表达载体。
5、转化到DH5α感受态细菌中扩增,提质粒。
6、将质粒转化入表达菌株,挑菌检测并保种。
表达菌株如Bl21(DE3)、Rosettagami(DE3)、
Bl21codon(DE3)等。
7、蛋白的诱导表达。
1)将表达菌株在3mlLB培养基中摇至OD=0.6左右,加入IPTG,浓度梯度从25μM
到1mM。
37度诱导过夜(一般3h以上即有大量表达)。
2)SDS-PAGE电泳检测目的蛋白的表达。
注:
目的蛋白包涵体表达量一般会达到菌体
蛋白的50%以上,在胶上可以看到明显的粗大的条带。
3)将有表达的菌株10%甘油保种,保存1ml左右就足够了,并记录IPTG浓度范围。
甘油是用0.22μm过滤除菌的,储存浓度一般是30%-60%,使用时自己计算用量。
4)用上述IPTG浓度范围的最低值诱导10ml表达菌,18度,低转速(140-180rpm),
诱导过夜作为包涵体检测样品。
注意:
1.如果表达的蛋白对菌体有毒性,可以在加IPTG之前的培养基中加入1%的葡萄糖用来抑制本底表达。
葡萄糖会随着细菌的繁殖消耗殆尽,不会影响后面的表达。
2.
保种可以取一部分分成50μl一管,每次用一管,避免反复冻融。
8、包涵体检测。
方案见附件2
9、如有上清表达,则扩大摇菌。
1)取保种的表达菌株先摇10ml,37度,300rpm摇至OD>=1.5,约5h左右,视菌种
的活性而异,也可过夜摇菌。
2)将上一步中的8ml加入300ml培养基中37度,250rpm摇至OD=1.0左右(约
2.5h~3h),然后加IPTG(浓度同包涵体检测中使用的浓度。
)注:
菌液浓度要适当
的浓一些,否则第二天收集不到足够的菌体,因为低温低转速细菌生长非常缓慢。
拿起锥形瓶对光摇动,看到有大量云雾状菌体即可。
另一方法是,将手指放在瓶底晃动,看不清手指为宜,不过此法宜受气泡影响。
3)过夜摇菌,使用包涵体检测的温度(18°左右),转速140rpm左右。
4)将菌液6000rpm,4min,4度离心收集菌体。
加入20mMPBS,洗一遍后用平衡缓
冲液重悬。
每250ml菌液用30ml到50ml平衡缓冲液,视菌液的浓度而定。
可用4支50ml的离心管同时离心,但是,离心管要重复使用,用完后洗净保存。
10、超声波裂解。
1)用6mm变幅杆,35%功率,3.5s工作,7s休息,50min即可。
注意:
1.要冰浴。
2.要随时观察裂解情况以防意外。
3.要将探头探入到溶液中下部,尽量不要打出大量气泡。
一般溶液量比较大的时候不会出现大量气泡。
4.正常声音为:
孜孜声,尖锐刺耳的声音表明探头位置不对或者功率太大或者探头
松动等原因,要及时调整。
溶液由浑浊变清透,由粘稠变不粘稠表明裂解完成(后面3000转离心时,如果沉淀少说明裂解的好)。
5.超声波破碎仪工作30分min要休息5min(即关闭总电源开关)。
注意:
1.如果纯化的蛋白较易被蛋白酶降解,在超声裂解之前要加蛋白酶抑制剂(PMSF),PMSF工作浓度为1%。
2.如不能判断是否裂解完全,就按上述条件裂解
60分钟,60分钟足够裂解。
11、取得上清
1)将破碎好的溶液收集到50ml离心管中。
10000rpm,15min,4°离心。
沉淀为包涵
体、细胞碎片和未破碎的细胞。
轻轻的将上清倒出,尽量不要倒出沉淀。
(此时可以测量一下pH值,pH值最好在7.5左右。
平衡buffer的pH是7.8左右,裂解后上清就会在7.5左右。
)
12、纯化上清---摸洗脱条件。
1)镍柱处理。
将1ml镍柱吸入空层析管中,待其中的液体流完后加入平衡缓冲液3ml。
2)将10ml上清加到已经平衡过的NI柱上,并将过柱的样品重复上样3次。
(若是流
速慢可以在柱子下面加一个针头,或者用1ml的枪将胶体吹散。
)取20μl过柱后的样品,以备跑胶。
3)分别加20mM、40mM、60mM、80mM的咪唑梯度来洗脱杂蛋白。
每个梯度分别
的上样量为4ml、2ml、2ml、2ml。
每个次上样的液体分前面1ml和后面1ml分别收集入EP管中,以备跑胶。
注意:
理论上是要将收集的溶液测量280nm处的吸光度,直到吸光度为零时再进行下一个梯度的洗脱。
实际上测不到零,怎么都会有一点的,上面说的量已经做够洗脱了。
4)加ElutionBuffer将目的蛋白洗脱。
上样量为4.5ml(将前面的0.5ml单独接入EP
管,再将后面的4ml接入另外两个EP管),留跑胶样品。
5)加MES将NI柱重生。
MES加10ml,流完后再加10mlMiliqH2O。
流完后保存于2
倍体积的20%乙醇中,镍柱至少能重复利用6次。
(尿素可能对NI柱有损伤。
)注意:
所有溶液使用前都要确定其pH是否正确,pH对挂柱及洗脱影响较大。
镍柱所用溶液MES的ph=5.0,其余EquilibrationBufferpH=7.8,上清pH=7.5,WashBufferpH=7.0,ElutionBufferpH=7.2。
13、跑胶验证。
1)跑2块0.75mm的PAGE胶,把所有的样品都加上去,注意两块胶的浓分离比要相
同两块胶才会比较一致。
2)跑胶顺序:
负对照、正对照、上清、过柱样品、W1、W2、W3、W4、W5、W6、
W7、W8、W9、E1、E2、MES
3)300V快速压胶5min左右,160V分离样品50min左右。
(也可以300V,30min,只是
图没有160V好看。
)
4)考马斯亮蓝染色。
一般染色2h即可。
5)脱色。
先用脱色剂1脱15min,再用脱色剂2脱过夜。
14、纯化上清---收集目的蛋白
1)将重生的镍柱再次平衡(即加EquilibrationBuffer3ml)。
2)重复步骤12中的操作,只是wash时只用步骤12中摸好的咪唑浓度洗。
15、跑胶验证。
同步骤13这次胶图要跑的漂亮一点(用160V),保存好。
16、透析。
1)配制2L透析液(配方见附件1),并放于-20度冰箱预冷但不要结冰。
2)透析袋(剪10cm即可)用透析袋处理液煮沸10min,用MILIQH2O充分洗净。
3)用透析夹将透析袋夹住(将透析袋折叠一下会夹的更牢),将洗脱的蛋白样品加入其
中,置入提前预冷的500ml透析液(20mMPBS+50mMNaCl)中。
冰浴下轻微磁力搅拌20min后置入4°冰箱1.5h后换液。
透析3次即可。
注意:
用广口瓶装透析液,将广口瓶置于装有冰的2L大烧杯中。
冰浴以防活性降低。
17、浓缩。
1)将透析好的样品连同透析袋一起放在白色盒子中,用预冷的聚乙二醇2000固体包埋。
2)30min后将吸水后呈浆糊状的聚乙二醇去除,加入新的固体聚乙二醇。
3)每隔10min观察一次,一旦出现浑浊立即停止浓缩。
4)透析袋用完后,洗净,保存于20%乙醇中4°存放。
注意:
浓缩过度后会有白色小颗粒或絮状晶体出现,由于透析袋使溶液成薄层状,透明度较高,不易发现小颗粒或絮状沉淀,要看仔细。
如果看不到,可根据自己估计的蛋白量留1-2ml体积。
用透析液将透析袋表面的聚乙二醇洗掉,吸取其中的溶液分装后-20度保存。
18、超滤法浓缩、透析蛋白。
使用超滤法就可省去16、17两步。
1)将4mlElution得到的蛋白溶液加入超滤管中。
2)配平。
3)7400g,30min,4°离心,结束时4ml变为1ml左右。
浓缩4倍。
可根据需要选择
不同的离心时间,以达到不同的浓缩倍数。
可以几次的Elution液一起浓缩。
4)加入需要的蛋白储存液至4ml,离心。
重复操作可以使Elution液逐渐换为所需的蛋
白储存液。
蛋白储存液一般用20mMPBS+*mMNaCl或适当浓度和pH的tris-HCl
溶液。
如果蛋白有沉淀达不到预定浓度可以添加适当的甘油(1%-5%即可)助溶。
5)收集。
将溶液从超滤管中收集到EP管中,标记好储存液的成分,蛋白名称,蛋白
浓度(测量后),制备日期。
注:
超滤管的使用方法见附件4
19、蛋白浓度测定。
见附件3
20、蛋白活性测试。
转染细胞测量荧光。
21、抗原处理。
蛋白与弗氏佐剂混合成油包水状。
22、注射兔子。
选择合适的注射方式和合适的免疫程序。
23、收集免疫血清。
提取抗体。
24、抗体效价评定。
附件1
所需溶液配方:
1)20mMPBS:
20mMsodiumphosphate,300mMNaClpH7.4
试剂名称NaH2PO4-2H2ONa2HPO4-12H2ONaCl
用量(g)1L0.59285.80219217.532
2)EquilibrationBuffer(平衡缓冲液):
PBSwith10mM咪唑pH7.4
3)WashBuffer(清洗缓冲液):
PBSwith25mM/50mM/75mM咪唑pH7.4
4)ElutionBuffer(洗脱缓冲液):
PBSwith250mM咪唑pH7.4
5)MES(再生缓冲液):
20mM2-(N-morpholine)-ethanesulfonicacid,0.1Msodium
chloride;pH5.0。
即0.3904gMES+0.5844gNaCl.
6)透析袋处理液:
2%(w/v)碳酸氢钠和1mmol/L(pH8.0)EDTA
7)透析液:
20mMPBS+50mMNaCl(2.92g)
试剂名称NaH2PO4-2H2ONa2HPO4-12H2ONaCl
用量(g)1L0.59285.8021922.92g
TIPS:
1—4的溶液可以一起配制。
先配10ml8M的咪唑。
再配1L的PBS,用500ml水将
试剂溶解,取两个50ml和一个150ml分别加到两个100ml瓶子和一个500ml瓶子中,作为WashBuffer、ElutionBuffer和EquilibrationBuffer,再向其分别加入适当体积的8M咪唑。
最后,定容。
WashBuffer、ElutionBuffer各配了100ml,EquilibrationBuffer配了300ml。
PBS配了500ml。
附件2
包涵体检测
1.摇10ml菌,加0.5%葡萄糖和相应抗性。
培养至OD600=0.5后离心加入新的培养基和相
应浓度的IPTG低温(16-25度)诱导过夜(也可不离心,在原来LB中直接加IPTG)。
在离心前取500μl菌液作为负对照,诱导完成后取500微升作为正对照。
正负对照不用超声波裂解,直接煮沸10min跑胶。
2.诱导完成后,用2mlEP管6000rpm,2min,4度,收集10ml菌液。
1.5mlPBS(50mM
PBS,300mMNaCl)重悬细菌。
3.裂解细胞。
用超声波破碎细胞直到悬液变清亮,一般15到30min。
裂解3s,停止6s,
裂解时冰上放置。
4.分离上清。
5000rpm,4min,4°除去未裂解的细菌和大的细菌碎片。
然后,10000rpm,
10min,4度。
取上清于新的1.5mlEP管中。
取其中的20微升于200微的EP管中,加5微5*SDSloadingbuffer混匀,煮沸10min。
5.重悬包涵体。
用1000微PBS震荡重悬包涵体,取20微于200微的EP管中加5微
5*SDSloadingbuffer,煮沸10min。
6.正负对照的收集。
离心收集正负对照菌体,0.5ml上清留下40μl,加入10μl5*SDSloading
buffer,煮沸10min裂解。
7.跑聚丙烯酰胺凝胶。
将正负对照及实验样品一起跑胶。
一般顺序是:
-,+,上清,包涵体.
附件3
蛋白浓度定量测试方案
1.将染色剂稀释。
稀释5倍,取4ml染色剂于50ml离心管中,加16mlmiliqH2O.充分溶解后用0.44μm的滤膜过滤于另50ml离心管中。
(此剂量可测4个样品。
)
2.牛血清白蛋白(BSA)标准品的制备
1)将冻干的BSA溶于去离子水中,溶解成浓度为1mg/ml,分装为400-500μl/支(可以
室温放置60天,-20度长期保存)。
2)将1mg/ml的BSA分别稀释成0.2、0.4、0.6、0.8mg/ml,各180μl,另外加一管水为
3.染色。
1)取1.5ml已过滤的染色剂分别加入13支(其中4支为待测样品)1.5mlEP管中。
4个
梯度各做一个重复,共8支,另外加1个样品(或1+n个样品)和1个blank,共10支EP管(或10+n支),分别对应标记。
2)将30μl样品和30μl标准BSA及30μlH2O分别加入上述EP管中。
涡旋混匀。
3)室温孵育5min到60min。
5min后即开始测量,在60min内测完,越快越好,因为Absorbancewilincreaseovertime。
4.吸光度的测量。
600nm处测量,并记录吸光度。
注意:
1.blank是染色液加30微升的水。
2.从低浓度测量到高浓度。
根据混合液的颜色大致判断sample的浓度范围,据此决定sample的测量顺序。
5.比色皿的洗涤。
用100%乙醇浸泡洗涤。
6.标准曲线的制作。
利用excel工具取标准品的平均值制作线性回归标准曲线。
附件4.
4mlmillipore超滤离心管使用注意事项
1.用前用miliq水润湿。
2.4度预冷。
3.离心力不能超过7500g。
加速度设定为8.
4.离心时将离心管的两膜片竖直到与地面垂直的角度后开始离心,以使两膜所受的压力一
致。
5.使用完毕后,用miliq水洗净,加入1ml0.1NNaOH泡24h,后加入1ml20%乙醇保存。
如果要短期保存几天,也可加水浸泡。
附件5
聚丙烯酰胺凝胶的制备及使用方法
附件6.
包涵体蛋白的提纯
与提上清中所用试剂不同之处:
在EquilibrationBuffer、WashBuffer、ElutionBuffer中各加了6M尿素或盐酸胍。
尿素或盐酸胍用来溶解包涵体蛋白。
在裂解完后,离心时先3000rpm3min去除未裂解的细胞和大的碎片,再10000rpm15min离心,沉淀就是包涵体。
用加了6M尿素或盐酸瓜的EquilibrationBuffer溶解包涵体。
后面的步骤跟提上清蛋白一致,只是所用EquilibrationBuffer、WashBuffer、ElutionBuffer中都含有6M尿素或盐酸胍。
另外盐酸胍会与SDS结合形成沉淀,影响跑胶。
这里采用乙醇沉淀法来除去盐酸胍后跑胶。
如果要做包涵体,建议用尿素做,因为盐酸胍的毒性较大,必须除去,除去后蛋白可能就析出了。
尿素毒性相对较小,可以不用除去。
这样可以省去很多麻烦。
尿素对包涵体的溶解性不如盐酸胍好,较难溶解,可以用超声波破碎仪帮助溶解:
6mm变幅杆,15%功率,3s/6s,10min左右即可。
也可以加上1%---5%的甘油助溶。
甘油是加在EquilibrationBuffer中的。
另外,做包涵体可以直接37度快速摇菌,无需低温,加IPTG的时间可以提前到OD=0.6左右。
乙醇法淀蛋白跑SDS-PAGE
1、1.5mlEP管中加150μl蛋白溶液和1350μl100%乙醇,乙醇要-20度预冷,涡旋。
2、-20度放置10min。
4度,15000rpm,10min,小心弃去上清,尽量去干净。
此时管底可
见蛋白沉淀。
3、向管中加30μl1.5*SDS-loadingbuffer。
(这里蛋白溶液已经浓缩了5倍)。
4、上样,跑胶。
如有错误,敬请批评指正。
血清的提取
动物血采集后,室温自然凝固后立即4500g,10min离心,分离出血清。
抗血清保存有三种方法:
第一种是4℃保存,通常可保存3个月~半年,效价高时可保存一年左右;第二种是-20℃~-40℃低温保存,可保存5年左右,但需防止反复冻融;
第三种是真空冰冻干燥保存,可保存5~10年。
注:
耳缘静脉采血,为防止溶血请勿吸取流到外面的血,直接从静脉吸取的血液不会溶血。
时间:
2021.02.02
创作:
欧阳术