各显神通的免疫沉淀大家族来了解一下

最新细胞功能及机制文献分享
上期讲了Southern blot、Northern blot和Western blot,这期还有几个相似的:IP、Co-IP、ChIP和RIP,大家又脸盲了吗?还分得清吗?这些技术都是用来做什么的你有了解过吗?今天就让伯小医带大家了解一下吧!都是知识点!

这几个实验技术都是和蛋白有关的,他们之间既有联系又有区别,都是围绕着免疫沉淀展开的。免疫沉淀根据检测目的可以分为免疫沉淀(IP)、免疫共沉淀(Co-IP)、染色质免疫沉淀(ChIP)和RNA免疫沉淀(RIP),那他们之间的区别又有哪些呢?接着往下看吧!

1、免疫沉淀

免疫沉淀(Immunoprecipitation,IP)是根据抗原抗体可以特异性结合的特性,将一种蛋白质视作抗原,利用已知的该蛋白的抗体将其从混合体系中沉淀分离下来,达到初步提取纯化的效果,是用来分离和检测已知特定蛋白质的一种方法。

免疫沉淀是在抗原检测和纯化方向使用最广泛的方法之一。免疫沉淀的成功依赖于抗原的纯度以及抗体制备的难易,主要是:1.抗原原液的丰度;2.抗体对抗原的亲和力。

基本原理:利用针对特定靶蛋白的抗体与细胞或组织裂解物中的抗原特异性结合形成复合物,再通过Protein A-磁珠或Protein G-磁珠将该复合物从混合物中沉淀下来,经过洗涤后将靶蛋白从磁珠上洗脱,使用加样缓冲液重悬再煮沸,并通过SDS-PAGE、Western Blot或质谱对靶蛋白进行分析。

操作步骤:样本收集—样本裂解—抗体与目标蛋白结合—加入Protein A/G磁珠孵育—磁分离—洗涤—洗脱—SDS-PAGE/Western Blot

《各显神通的免疫沉淀大家族来了解一下》

图1 IP步骤示意图(Bonifacino et al., 2016)。

2、免疫共沉淀

免疫共沉淀(Co-Immunoprecipitation,CoIP)是免疫沉淀的一种延伸,基于抗原抗体间的特异性免疫反应,检测蛋白-蛋白间是否存在特异性相互作用的一种经典方法。利用免疫共沉淀将样品中同抗体作用的蛋白A及其与蛋白A相互作用的蛋白B共同沉淀下来,以研究两个已知蛋白之间的相互作用,或者利用已知蛋白寻找与之相互作用的未知蛋白。
基本原理:当细胞在非变性条件下被裂解时,完整细胞内存在的许多蛋白质-蛋白质间的相互作用也被保留了下来。基于IP反应捕获和纯化蛋白A,如果样品溶液中存在与蛋白A相互作用的蛋白B,则使用蛋白A的抗体既可以沉淀蛋白A,与A在天然状态下结合的蛋白B也能被沉淀下来。随后经过变性分离,利用Western Blot或质谱等手段对得到的蛋白进行分析。
操作步骤:蛋白样品准备—Protein A/G磁珠与抗体结合—免疫沉淀分离—洗脱蛋白复合物—SDS-PAGE/Western blot/质谱
《各显神通的免疫沉淀大家族来了解一下》
图2 Co-IP流程示意图(Lin JS, Lai EM., 2017)。

3、染色质免疫沉淀

染色质免疫沉淀(Chromatin Immunoprecipitation,ChIP)也称结合位点分析法,是目前研究蛋白质与DNA体内相互作用的唯一方法。常应用于确定转录因子等特定蛋白与启动子或其他DNA结合位点的研究,以及研究基因组中组蛋白的特异性修饰位点。通过使用一种抗体选择性地从细胞或组织提取的蛋白混合物中沉淀分离出与目的蛋白结合的DNA片段,经过检测从而获得蛋白质与DNA相互作用的信息。

ChIP已成为研究基因转录调控和表观遗传机制最常用的手段之一,它能真实、完整地反映结合在DNA序列上的调控蛋白,不仅可以用来确定与特定蛋白结合的基因组区域或确定与特定基因组区域结合的蛋白质,还可以用来研究某种特定蛋白与DNA的相互作用、多种蛋白与DNA的相互作用或全基因组或部分基因内的相互作用。此外,ChIP与其它方法结合,更扩大了其应用范围。与实时荧光定量PCR结合形成ChIP-qPCR,常用于检测蛋白质与特定位点的DNA是否有结合及结合的强度;与基因芯片结合形成ChIP-on-chip,广泛应用于特定靶标的高通量筛选;与二代测序技术(NGS)相结合形成ChIP-seq,能够高效地在全基因组范围内分析目标蛋白的结合、互作情况。

基本原理:在生理状态下,使用甲醛把活细胞内的DNA与蛋白质固定交联在一起,通过超声或酶处理将其切成一定长度的染色质小片段,然后利用抗原抗体的特异性反应将此复合体沉淀下来,经富集后通过多种检测技术(定量PCR、基因芯片、测序等)检测目的片段的序列信息,从而研究体内基因组DNA与蛋白质的结合情况及基因表达。

操作步骤:甲醛固定细胞—超声破碎—抗体孵育—与靶蛋白-DNA复合物结合—Protein A/G结合抗体-靶蛋白-DNA复合物—复合物沉淀—洗脱—解除交联—DNA纯化—ChIP-qPCR/ChIP-seq/ChIP-PCR/ChIP-chip

《各显神通的免疫沉淀大家族来了解一下》

图3 ChIP实验技术流程图(Giaimo et al., 2017)。

4、RNA免疫沉淀

RNA免疫沉淀(RNA Binding Protein Immunoprecipitation,RIP)是研究体内蛋白与RNA的结合情况,基于抗体技术,通过针对目标蛋白的抗体将RNA结合蛋白(RBP)以及与其互作的RNA一起进行免疫沉淀,分离纯化后,对结合的RNA进行分析,是研究转录后调控网络动态过程的有力工具,也有助于发现miRNA的调控靶点。

RIP技术与ChIP相似,可以看成是ChIP的另一种形式,ChIP研究的是DNA-蛋白复合物,而RIP研究的是与蛋白结合的RNA。与ChIP相比,RIP不需要对细胞进行交联固定,RIP反应体系中的试剂和抗体绝对不能含有RNA酶,在操作时需格外注意RNA的降解问题。

基本原理:原理与ChIP相似,在细胞裂解液中用抗体或表位标记物捕获细胞核内或细胞质中内源性的RNA结合蛋白,经免疫沉淀拉下所有可能结合的RNA,分离纯化后通过RT-qPCR、微阵列(RIP-Chip)或高通量测序(RIP-seq)等手段对结合的转录RNA(mRNA、非编码RNA或病毒RNA)进行分析。

操作步骤:载体构建—转染—细胞裂解—制备磁珠—RNA结合蛋白免疫沉淀—RNA纯化—RT-qPCR/RIP-Chip/RIP-seq

《各显神通的免疫沉淀大家族来了解一下》

图4 RIP检测示意图(Martindale et al., 2020)。

结语

最后,我们总结来看一下四种技术的共同点和区别:

表1 四种免疫沉淀技术的对比

《各显神通的免疫沉淀大家族来了解一下》

参考文献

Bonifacino JS, Gershlick DC, Dell’Angelica EC. Immunoprecipitation. Curr Protoc Cell Biol. 2016 Jun 1;71.

Giaimo BD, Ferrante F, Borggrefe T. Chromatin Immunoprecipitation (ChIP) in Mouse T-cell Lines.J Vis Exp. 2017;(124):55907.

Lin JS, Lai EM. Protein-Protein Interactions: Co-Immunoprecipitation. Methods Mol Biol. 2017;1615:211-219.

Martindale JL, Gorospe M, Idda ML. Ribonucleoprotein Immunoprecipitation (RIP) Analysis.Bio Protoc. 2020;10(2):e3488.

《各显神通的免疫沉淀大家族来了解一下》

点赞

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注