干货分享 | 几种常见的蛋白质凝胶染色方法

在蛋白质组学实验中,凝胶电泳是研究蛋白质性质的一种相对简单、快速和高灵敏度的工具,是分析复杂蛋白质混合物、某一蛋白质或者多肽相对含量的一种常用方法,是一种检测蛋白质纯度、评估蛋白质分子量的强有力的生化分析方法。在电泳系统中,蛋白条带染色是十分重要的的环节。条带染色直接关系到实验结果的观察和样品后续使用。染色方法有多种,目前实验室中最常用的染色方法有考马斯亮蓝染色、银染、负染等。

蛋白质凝胶染色方法

01.考马斯亮蓝染色

考马斯亮蓝染色最早由Fazekas等在1963年用于醋酸纤维素膜电泳,并认为同样可用于纸电泳、琼脂糖电泳和淀粉凝胶电泳。1965年Meyer等将此方法应用于聚丙烯酰胺凝胶电泳。

1.1染色原理

考马斯亮蓝染色目前广泛运用的是考马斯亮蓝R-250。其原理是利用考马斯亮蓝分子上的芳香苯环与蛋白质的疏水区结合;同时其亚硫酸基团(-SO32-)与蛋白质的正电荷结合,使蛋白质染出蓝色条带。(如图1)

干货分享 | 几种常见的蛋白质凝胶染色方法插图

图1. 考马斯亮蓝凝胶染色结果图

1.2操作步骤

干货分享 | 几种常见的蛋白质凝胶染色方法插图1

1.3常见问题及解决方法

问题 原因分析 推荐解决方法
凝胶背景过深,无法看清蛋白条带 染色时间过长 适当减少染色时间
脱色时间不足 脱色时加热
染色条带浅 染色时间短 延长染色时间

染色时加热操作

染色液中R-250不足 重新配置染色液后对凝胶进行染色

02银染

2.1染色原理

在碱性条件下,用甲醛将蛋白带上的硝酸银(银离子)还原成金属银,以使银颗粒沉积在蛋白带上。染色的程度与蛋白中的一些特殊的基团有关,不含或者很少含半胱氨酸残基的蛋白质有时候呈负染。(如图2)

干货分享 | 几种常见的蛋白质凝胶染色方法插图2

图2. 银染凝胶染色结果图

2.2操作步骤

干货分享 | 几种常见的蛋白质凝胶染色方法插图3

2.3常见问题及解决方法

问题 原因分析 推荐解决方法
凝胶背景深 电泳时凝胶被污染 更换新的电泳液,电泳槽内用纯水冲洗干净。
染色操作时污染 使用专门的容器,使用前用纯水冲洗干净。

用纯水配制试剂。

操作时更换新的手套。

显色时间过长 显色过程时刻观察凝胶变色情况,及时终止。
蛋白条带太浓 样品上样浓度过高 对样品进行稀释
样品串孔,无法分析结果 电泳点样时飘出胶孔 使用细长的枪头,将样品加至胶孔底部。

制样时加入足量的loading buffer。

03PAS染色
PAS染色法主用来检测糖类,糖原或者多糖类物质(如粘多糖、粘蛋白、糖蛋白、糖脂等)中的乙二醇基(CHOH-CHOH)经过碘酸氧化,转变为二醛基(CHO-CHO),与Schiff试剂中的无色品红结合,形成紫红色染料沉积在凝胶上多糖所在处。(如图3)
干货分享 | 几种常见的蛋白质凝胶染色方法插图4
                                                                                                                                                                                                               图3. PAS凝胶染色结果图
04阿利新蓝染色
阿利新蓝属于阳离子染料,是显示酸性多糖物质最特异的染料,染料与酸性基团形成盐键。利用染料的不同pH及不同电解质浓度,可区分酸性多糖物质的类别。(如图4)

干货分享 | 几种常见的蛋白质凝胶染色方法插图5

图4 阿利新蓝凝胶染色结果图

05碘染
在聚丙烯酰胺凝胶电泳中,白蛋白通过碘染色显示为棕色背景下的透明点,而其他蛋白质则无法显示。棕色背景是碘对凝胶的渗透作用,而碘与白蛋白的化学结合产生了脱色反应。
06金属离子染色

金属染色分为正染和负染两种,CuCl2、ZnCl2等染色法属于负染,即凝胶的背景颜色深而蛋白质条带很浅。相反,CaCl2法则属于正染色法,主要依靠金属离子、SDS、蛋白质和Tris之间的相互作用将蛋白条带进行染色。

总结

染色方法 适用范围 优点 缺点
考马斯亮蓝染色 常规蛋白质 操作简便

通用性高

重复性好

稳定性高

试剂有刺激气味

染料沾染后难以去除

银染 常规蛋白质 灵敏度高 操作繁琐

试剂要求高

PAS染色 糖蛋白 染料成本低

染色后无背景

试剂配制繁琐
阿利新蓝染色 糖蛋白 可区分酸性多糖物质的类别 染料价格高

背景深

操作较为繁琐

碘染 牛血清白蛋白、兔血清白蛋白、人血浆α 2-巨球蛋白、血青素、胰蛋白酶抑制剂 染色蛋白专一性高 适用范围窄
金属离子染色-正染 蛋白保持完整并有效回收以做进一步的结构和生物学分析 保持蛋白结构完整

灵敏度高

稳定性较差

不能直观看到蛋白条带

染色方法不稳定,影响因素较多

适用范围窄

金属离子染色-正染 染色后条带稳定

能直观观察蛋白条带

染色方法不稳定,影响因素较多

适用范围窄

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