凝胶迁移实验(EMSA) 技术

凝胶迁移实验(EMSA) 技术
由上海乔羽生物提供，仅供参考！

凝 胶迁移或电泳迁移率实验（EMSA-electrophoretic mobility shift assay）是一种研究DNA结合蛋白和其相关的DNA结合序列相互作用的技术，可用于定性和定量分析。这一技术最初用于研究DNA结合蛋白，目前已用于 研究RNA结合蛋白和特定的RNA序列的相互作用。通常将纯化的蛋白和细胞粗提液和32P同位素标记的DNA或RNA探针一同保温，在非变性的聚丙烯凝胶 电泳上，分离复合物和非结合的探针。DNA-复合物或RNA-复合物比非结合的探针移动得慢。同位素标记的探针依研究的结合蛋白的不同，可是双链或者是单 链。当检测如转录调控因子一类的DNA结合蛋白，可用纯化蛋白，部分纯化蛋白，或核细胞抽提液。在检测RNA结合蛋白时，依据目的RNA结合蛋白的位置， 可用纯化或部分纯化的蛋白，也可用核或胞质细胞抽提液。竞争实验中采用含蛋白结合序列的DNA或RNA片段和寡核苷酸片段（特异），和其它非相关的片段 （非特异），来确定DNA或RNA结合蛋白的特异性。在竞争的特异和非特异片段的存在下，依据复合物的特点和强度来确定特异结合。

凝胶迁移或电泳迁移率实验(EMSA)常用的实验手段有同位素 32P 法和非同位素法（化学发光法）。
简介:
EMSA ( Electrophoretic Mobility Shift Assay ) 凝胶迁移实验是一种研究DNA与蛋白质或RNA与蛋白质相互作用的常用技术。这项技术是基于DNA/蛋白质或RNA/蛋白质复合体在聚丙烯酰胺凝胶电泳 （PAGE）中有不同迁移率的原理。当核转录因子与一条人工合成的特异的DNA或RNA结合后，其在PAGE中的迁移率将小于未结合核蛋白转录因子的 DNA，从而检测到活化的与DNA或RNA结合的蛋白转录或调节因子。

发展:
从发展史来看,这项实验技术起初是用32P同位素标 记人工合成的寡核苷酸形成探针,但是由于同位素的放射性很强,而且半衰期为14天,所以从定购到标记再到做完试验,必须14天完成,种种制约因素导致现代 科技发展非同位素EMSA试验技术,这就出现了di高辛标记为探针的非放射EMSA实验技术.在实践中没多久,di高辛标记为探针的非放射EMSA实验技 术就暴露了一个严重的缺陷,标记的探真纯化后灵敏度弱,导致实验结果的信号不行,最终就出现了现在的生物素标记探真的EMSA实验技术.配合化学发光技术 良好的解决了灵敏度的问题,到目前为止, 生物素标记探真的EMSA实验技术广为应用!

EMSA试验成功的关键因素:1.
1.试 验设计,主要是你用药品刺激细胞时,设计的药品浓度和时间剃度的问题,这个很关键,很多同学不注意这一点,最后试验确实是拿不到阳性结果,比如我一前一个 朋友用药物处理SGC7901细胞,就是因为时间点设计的不好EMSA试验结果是阴性的,后来根据自己药品刺激的特性重新设计了刺激时间剃度,最终得到阳 性结果! 所以这个设计很关键!!!
给一个个人的实验总结希望能帮助大家:一是受体结合类的直接刺激激活信号通路的方法，一般达到EMSA核转运 高峰的时间比较短，大概控制在30min-2h之间，很多时候都是在45min和1h达到高峰，当然还有合适的浓度！！！二是是你用的是药物刺激产生受体 可能时间会长一些,因为药物还有一个渗透和刺激产生细胞因子的过程.时间可以长一些,主要根据自己的药物刺激特性确定时间点.

2.核蛋白样品的制备;
制 备蛋白样品的关键是:1.注意用专用的和核蛋白抽提试剂来做,才能使制备的核蛋白保持蛋白原有的天然活性和构像.2.掌握好核蛋白的浓度和纯度,尤其是浓 度. 能入核的蛋白本来就不是很多,所以核蛋白的浓度往往不会很高,但是EMSA试验对核蛋白的浓度要求还是听高的! 一般要求在1ug/ul以上!有时候稍微低于这个数量级也可以,但是不能太低,否则影响结合反应拿不到结果. 这就要求核蛋白抽提尽量避免核蛋白的损失.
同时,一般制备核蛋白的材料为细胞和组织, 细胞要比组织好做的多,最重要的是用细胞得到核蛋白的纯度比组织要高很多. 而组织抽提后杂蛋白相对较多!杂蛋白多会影响试验结果不容易得到EMSA阳性结果!!

3.探针的制备:
又 很多站友都在问我生物素标记到3’端还是5’端,其实我觉得最好还是两端都标记,这样才能更好的提高灵敏度, 国内的标记技术我还不是很了解,我们这边的探真都是国外定做的,还算可以,其制作程序如下: 合成寡核苷酸---标记生物素---纯化---退火合成双链.也是一个比较复杂的过程.

4.EMSA实验技术. 这一点主要是操作的细节问题! 下面会更细的谈到.
技术要点:
关于技术要点,我在这里只提一下关键的几点需要注意的细节操作,其他的照正常程序就可以了!
1. 制胶 必须是非变性PAGE凝胶,我们实验室一般用6.5%的非变性胶.制胶很重要,直接影响电泳的效果!一般控制在5分钟凝固的效果.

10X TBE 1.0ml
40% Acrylamide（40%聚丙烯酰胺） 3.3ml
50% Glycerol（50%甘油） 1.0ml
dH2O（蒸馏水） 14.8ml
TEMED（四甲基乙二氨） 20µl
脱气10min
10% AP（过硫酸氨） 120µl
总量 20.0ml

2. 一般试剂盒包括的试剂
l 10X Binding Buffer（10X 结合反应液）(-20 oC)
l Poly (dI:dC) (dI:dC)（聚核苷酸竞争物）(-20 oC)
l 6X Loading Buffer（10X 上样缓冲液）(4 oC)
l Cold oligonucleotides（非标记竞争性寡核苷酸）(-20 oC)
l Biotin-Labeled Probe（生物素标记探针）(-20 oC)
l Streptavidin-HRP（链霉亲核素-HRP）(4oC)
l 2×Blocking Buffer（2× 封闭液）(4 oC)
l 5×Washing Buffer（5× 洗涤液）(4 oC)
l Equilibration Solution（平衡液）(4 oC)
l Binding-membrane（结合反应膜）(RT)

3. 结合反应
每次结合反应需1-5µl核蛋白(根据核蛋白浓度而定)，根据不同的核提取物浓度加入核提取物用量，用双蒸蒸馏水将终体积调节到15µl
（1） 结合反应体系：
10X 结合反应液 1.5µl
Poly(dI:dC)(dI:dC) 1.0µl
细胞核提取物* µl
双蒸水* µl
混匀室温静置20 分钟
生物素标记的探针 0.5µl
总量 15µl
混匀室温静置20分钟或以上。
（2）特异性反应确认竞争反应体系：
10X 结合反应液 1.5µl
Poly(dI:dC)(dI:dC) 1.0µl
细胞核提取物 µl
未标记的竞争性寡核 2.0µl
双蒸水* µl
混匀室温静置20 分钟
生物素标记的探针 0.5µl
总量 15µl
混匀室温静置20分钟或以上。
其中:
探针用量: 这相当于10-50fmoles的DNA探针。我们通常是最少50fmol.
蛋白样品用量: 一般用量在2---20ug(控制在1-5µl)蛋白, 总体系15ul. 细胞核抽屉物浓度都比较低,组织的一般都比较高,因为杂蛋白较多.
poly(dI:dC)(dI:dC): 它由肌苷和胞嘧啶组成。由于其特定的结构，可抑制蛋白对标记探针的非特异结合，避免假复合物。在凝胶迁移反应中加入poly(dI:dC) (dI:dC)，可抑制粗制核抽提液中其它DNA结合蛋白结合，比如转录调节因子的非特异结合。当用纯化的蛋白作凝胶迁移反应时，不必一定加入 poly(dI:dC)(dI:dC)，如加入，则普通反应中所用终浓度不超过50-100ng。对核抽提液:每2-3ug核抽提液用1 ug poly(dI:dC)(dI:dC)。

未标记的竞争性寡核: 做为竞争的探真来说,其实就是没有标记的转炉银子的寡核苷酸,用量一般是正常探真的50-100倍. 再这里我引申的解释一下其他的对照的含义:
◆. 常规反应(含激活的目的转录因子的核蛋白＋标记探针)；
◆ 阴性对照反应(核蛋白＋标记探针);
◆ 阳性对照(核蛋白＋标记探针)
◆ 探针冷竞争反应(含激活的目的转录因子的核蛋白＋标记探针＋标记探针100倍量的未标记探针)；
◆ 突变探针的冷竞争反应(含激活的目的转录因子的 核蛋白＋标记探针＋标记探针100倍量的未标记突变探针)；
◆ Super-shift反应(含激活的目的转录因子的核蛋白＋标记探针＋目的转录因子的特异抗体).

4. 预电泳和电泳：0.25X TBE在冰上120V 预电泳1小时; 务必换掉预电泳的缓冲液, 用新的0.25X TB低温下150V，电泳约60分钟。 注意横压电泳的时候注意电流的数字变化,记录开始电泳和电泳结束的电流数据的变化!
5. 电转运

在0.5X TBE中390mA电转移40分钟, 注意转运膜的选择, 有一种离子加强型的转运效果比较好! 我当初选择过一般的和离子加强型的,还是离子加强型结合效果好!
6.紫外交联: 正规的应该是紫外交联仪的使用,但是很多单位没有交联仪,那就用无菌操作台上的紫外等下10cm处交联10分钟就可以了!

7. 化学发光反应
包 括Blocking Buffer 30分钟封闭, Streptavidin-HRP标记, Washing Buffer洗涤; Equilibration Solution平衡, 这些按照规定操作即可! 没有太多的细节,只是注意两点,一是期间结合膜的表面一定不能干燥!!!二是Streptavidin-HRP不能加在膜上,而是加在液体中混韵后在将膜 放在液体中孵浴.

8. 化学发光图像显示
两种方法:化学发光数字成像与检测和感光胶片冲印成像