本检测详细介绍了凝胶迁移阻滞实验(EMSA)这一核心分子生物学技术。文章系统阐述了EMSA的检测项目、适用范围、标准操作流程及所需的关键仪器设备,旨在为研究人员提供一份全面、实用的技术指南,助力其开展蛋白质与核酸相互作用的研究工作。
核心优势
检测中心实验室配备国内外的前沿分析检测设备,检测报告获得CNAS、CMA双重认证,国际互认。
检测流程
检测项目
转录因子-DNA结合活性:检测特定转录因子蛋白与其靶DNA序列(如启动子、增强子)的特异性结合能力。
核蛋白提取物-DNA复合物:分析从细胞核中提取的混合蛋白与特定探针DNA的结合情况,用于筛选结合蛋白。
重组蛋白-核酸相互作用:验证经纯化的重组蛋白(如His标签蛋白)与DNA或RNA探针的结合特性。
抗体超迁移阻滞(超移):在反应体系中加入特异性抗体,形成更大的蛋白-抗体-DNA三元复合物,用于鉴定复合物中的特定蛋白。
竞争性结合实验:通过加入未标记的特定竞争性寡核苷酸或突变序列,验证结合的特异性。
RNA结合蛋白(RBP)活性:检测蛋白质与特定RNA序列(如UTR、茎环结构)的结合,使用RNA作为探针。
蛋白-蛋白相互作用对DNA结合的影响:研究辅助因子、共激活子或抑制子蛋白对核心DNA结合蛋白活性的调控。
突变体蛋白的DNA结合能力:比较野生型与突变型(如DNA结合域突变)蛋白与核酸结合的差异,定位关键功能域。
药物或小分子抑制剂效应:评估待测化合物对特定蛋白-核酸相互作用的抑制或增强效果。
复合物定量分析:通过软件对游离探针和结合复合物的条带进行灰度分析,半定量评估结合强度。
检测范围
基础转录调控研究:广泛应用于研究基因转录起始阶段,转录因子与顺式作用元件的相互作用。
信号通路机制探索:用于分析信号转导下游,磷酸化等修饰后的转录因子入核及DNA结合活性的变化。
疾病分子标志物筛选:在癌症、自身免疫病等研究中,检测病理状态下异常活化的转录因子或RBP。
药物靶点验证:在药物研发中,确认候选药物是否通过干扰特定的蛋白-核酸相互作用而发挥疗效。
基因编辑效率评估:可间接评估CRISPR/Cas9等基因编辑工具对靶位点的占据情况(通过检测dCas9融合蛋白的结合)。
病毒学与微生物学:研究病毒编码的调控蛋白与宿主或自身基因组特定序列的结合,阐明致病机制。
表观遗传学研究:探究染色质修饰阅读器蛋白(如含溴结构域蛋白)与特定修饰组蛋白或DNA的结合。
发育生物学:用于分析在胚胎发育或细胞分化过程中,关键调控因子对其靶基因的时序性结合调控。
植物分子生物学:研究植物抗逆、开花等生理过程中,相关转录因子与响应元件的结合。
法医学与亲子鉴定:作为一种历史技术,曾用于DNA-蛋白质复合物分析,现已被更灵敏的技术替代。
检测方法
探针设计与标记:化学合成或PCR制备含目标序列的双链寡核苷酸,并使用放射性同位素(如γ-32P-ATP)或非放射性物质(如生物素、地高辛)进行末端标记。
蛋白样品制备:制备核蛋白提取物、细胞总蛋白裂解液或纯化的重组蛋白溶液,并测定浓度。
结合反应体系建立:将标记探针与蛋白样品在适宜缓冲液(含poly dI-dC等非特异性竞争剂)中孵育,使复合物形成。
非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳:将反应产物上样至低离子强度的非变性聚丙烯酰胺凝胶中,在低温下进行电泳分离。
电泳与分离:基于分子大小和电荷的差异,游离探针迁移快,而蛋白-核酸复合物迁移慢,从而在凝胶上形成阻滞条带。
干胶与成像:电泳后将凝胶转移至滤纸上,真空干燥。放射性标记使用磷屏或X光片曝光;非放射性标记进行转膜后化学发光检测。
竞争实验操作:在结合反应中,同时加入过量未标记的野生型(特异性竞争)或突变型(非特异性竞争)探针,观察阻滞条带的减弱或消失。
超迁移实验操作:在标准结合反应后,加入针对目标蛋白的特异性抗体继续孵育,形成迁移更慢的“超迁移”条带。
RNA探针EMSA:使用体外转录制备RNA探针,并在反应体系中加入RNA酶抑制剂,其他步骤与DNA探针EMSA类似。
结果分析与定量:通过成像系统采集图像,并使用图像分析软件对游离探带和阻滞条带的信号强度进行定量分析。
检测仪器设备
垂直电泳槽系统:用于灌制和非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳的核心装置,需具备良好的冷却功能。
高精度微量移液器:用于准确移取微升级别的蛋白样品、探针及反应试剂。
恒温孵育器或水浴锅:为蛋白与核酸探针的结合反应提供稳定、准确的温度环境(通常为室温或4℃)。
凝胶成像系统:对于化学发光或荧光标记的探针,需要配备高灵敏度的CCD相机成像系统进行信号采集。
磷屏成像仪或放射性同位素检测设备:若使用放射性标记,需使用磷屏和相应的扫描仪进行高灵敏度检测和定量。
真空凝胶干燥机:用于将电泳后的凝胶干燥在滤纸上,便于长期保存和放射性自显影。
紫外分光光度计或NanoDrop:用于快速、准确地测定蛋白质样品和核酸探针的浓度与纯度。
化学发光检测仪或暗箱:进行非放射性EMSA时,用于孵育化学发光底物并观察、拍摄发光信号。
半干式或湿式转印系统:当使用非放射性标记(如生物素)并需要转膜检测时,用于将凝胶上的核酸复合物转印至尼龙膜上。
图像分析软件:如ImageJ、Image Lab等,用于对获得的电泳图像进行条带识别、背景扣除和灰度定量分析。
