Il flusso di lavoro V3 è una procedura western blot che utilizza gel senza macchie. La tecnologia senza macchie consente ai ricercatori di visualizzare la qualità della separazione proteica, di verificare l’efficienza di trasferimento e, soprattutto, di convalidare il cambiamento nella proteina di interesse utilizzando la quantificazione totale delle proteine come controllo di carico affidabile.
La macchia occidentale è una tecnica di laboratorio molto utile e ampiamente adottata, ma la sua esecuzione è impegnativa. Il flusso di lavoro è spesso caratterizzato come una “scatola nera” perché uno sperimentalista non sa se è stato eseguito correttamente fino all’ultimo di diversi passaggi. Inoltre, la qualità dei dati western blot è talvolta messa in discussione a causa della mancanza di efficaci strumenti di controllo della qualità in atto durante tutto il processo di soffiatura occidentale. Qui descriviamo il flusso di lavoro occidentale V3, che applica la tecnologia senza macchie per affrontare le principali preoccupazioni associate al tradizionale protocollo western blot. Questo flusso di lavoro consente ai ricercatori: 1) di eseguire un gel in circa 20-30 minuti; 2) visualizzare la qualità della separazione del campione entro 5 minuti dalla corsa del gel; 3) trasferire proteine in 3-10 min; 4) verificare quantitativamente l’efficienza dei trasferimenti; e, soprattutto, 5) per convalidare i cambiamenti nel livello della proteina di interesse utilizzando il controllo totale del carico proteico. Questo nuovo approccio elimina la necessità di spogliare e riprobing la macchia per le proteine delle pulizie come β-actina, β-tubulina, GAPDH, ecc. Il flusso di lavoro senza macchie V3 rende il processo western blot più veloce, trasparente, più quantitativo e affidabile.
Western blot è una tecnica molto utile9, tuttavia, ci sono due sfide principali con l’gonfiore occidentale: processo lungo e laborioso e qualità dei dati. Un protocollo tradizionale richiede circa 2 giorni. Coinvolge molti passaggi tra cui la preparazione del campione, la fusione del gel, l’elettroforesi e il trasferimento delle proteine, il blocco della membrana seguito dall’incubazione degli anticorpi, l’imaging e molto spesso lo stripping, il riprobing e infine l’analisi dei dati. Durante questo processo, non ci sono strumenti affidabili e flessibili per il controllo dei processi. Pertanto, gli errori possono essere introdotti in ogni fase e questi errori hanno il potenziale per generare artefatti di dati; pertanto, i controlli di caricamento sono essenziali nell’blotting occidentale per identificare e correggere gli errori. Il controllo del carico viene solitamente effettuato controllando il livello proteico di una proteina di riferimento in ogni campione per vedere se è ugualmente presentato. Le persone usano spesso proteine delle pulizie, come β-actina, β-tubulina, GAPDH, come controllo del carico.
La qualità dei dati western blot dipende da un controllo affidabile del carico. Ma ci sono due preoccupazioni legittime quando si utilizzano proteine di pulizia per i controlli di carico: 1) l’immunodetezione a base di anticorpi delle bande proteiche delle pulizie è spesso satura e quindi non si possono distinguere le differenze di carico tra icampioni 30; 2) il livello di espressione delle proteine di pulizia può variare nei campioni in determinate condizioni sperimentali, ad esempio il trattamento con siRNA, la morte cellulare, la differenziazione cellulare, ecc.11,28,3,6,10,21. A causa di queste preoccupazioni, le riviste scientifiche richiedono ora che “per confronti quantitativi, dovrebbero essere utilizzati reagenti appropriati, controlli e metodi di imaging con intervalli di segnale lineari” (linee guida sulla natura). Allo stesso modo, gli editori del Journal of Clinical Investigation chiedono controlli di carico più affidabili24. Per questi motivi, una proteina delle pulizie deve essere convalidata per essere utilizzata come controllo del carico. In primo luogo, bisogna assicurarsi che sia misurato nell’intervallo dinamico lineare del metodo di immunodetezione14,29. In secondo luogo, bisogna assicurarsi che sia espresso in modo coerente in tutti icampioni 26,31,25,19,20.
Una soluzione alternativa a un controllo di carico affidabile è utilizzare la misurazione totale delle proteine dalla macchia. Alcuni ricercatori hanno macchiato le macchie proteiche totali, come Coomassie, Flamingo Pink, Sypro Ruby, Amido Black, Ponceau S e tecnologia senza macchie, per misurare il segnale proteico totale in ogni corsia come controllo del carico16,20,13,27,1,4,12. Il controllo totale del carico proteico evita le insidie associate alle proteine delle pulizie. In primo luogo, è un vero riflesso della quantità di proteine caricate per ogni campione. In secondo luogo, la macchia proteica totale presenta un’eccellente gamma dinamica lineare nell’intervallo di carico comune per l’analisi western blot (proteina 10-50 μg di un lisato cellulare complesso) e differenzia accuratamente la differenza di carico tra i campioni12.
La tecnologia senza macchie è un nuovo metodo di colorazione proteica totale in cui un composto unico viene mescolato in soluzione di gel di acrilammide e distribuito uniformemente nel gel fusa. Una volta completata l’elettroforesi, il gel viene esposto alla luce UV per un minimo di 1 minuto in modo che il composto di macchia reagisca con i residui di triptofano nella proteina. Le proteine diventano eccitabili sotto la luce UV per dare un forte segnale fluorescente che può essere visualizzato e quantificato in un imager abilitato senza macchie come il sistema ChemiDoc MP. Il composto stesso privo di macchie, tuttavia, non assorbe la luce UV, con conseguente basso sfondo dell’immagine in gel. La modifica dei residui di triptofano è irreversibile e le proteine possono essere visualizzate non solo nel gel ma anche sulla macchia in qualsiasi momento dopo il trasferimento di proteine.
La tecnologia senza macchie viene applicata nel flusso di lavoro occidentale V3 (Figura 1) per affrontare i principali reclami relativi al flusso di lavoro tradizionale, in particolare i problemi relativi all’utilizzo delle proteine delle pulizie come controlli di caricamento. Utilizzando questo flusso di lavoro, si potrebbe: 1) eseguire un gel in circa 20-30 minuti, 2) controllare l’integrità del campione e la qualità della separazione proteica in 5 minuti dopo l’esecuzione del gel; 3) trasferire proteine in 3-10 min; 4) controllare quantitativamente l’efficienza del trasferimento; e 5) soprattutto, convalidare i cambiamenti nel livello della proteina di interesse utilizzando il controllo totale del carico proteico.
Il protocollo privo di macchie V3 descritto sopra è per multiplexing fluorescente western blotting. Può anche essere applicato nell’blotting occidentale utilizzando il rilevamento chemiluminescente. Nel protocollo multiplex fluorescente western blot, le immagini macchiate senza macchie vengono acquisite in due punti di tempo: 1) subito dopo il trasferimento di proteine; 2) alla fase di imaging fluorescente multiplex dopo l’incubazione degli anticorpi. La prima immagine senza macchie viene utilizzata per calcolare l’efficienza di trasferimento e la seconda immagine senza macchie viene utilizzata come controllo di caricamento. Quando viene applicato il metodo chemiluminescente, non è possibile scattare un’immagine multiplex per i segnali proteici senza macchie e bersaglio, perché il segnale chemiluminescente verrà mostrato anche nel canale privo di macchie. In questo caso, si consiglia di utilizzare l’immagine senza macchie scattata subito dopo la fase di trasferimento delle proteine per il controllo del carico e l’analisi di normalizzazione.
Il flusso di lavoro occidentale V3 offre i seguenti vantaggi unici rispetto al tradizionale flusso di lavoro western blot che utilizza le proteine delle pulizie come controlli di caricamento:
Innanzitutto, il flusso di lavoro V3 fornisce un controllo del carico pratico, conveniente e più affidabile per convalidare i cambiamenti nel livello della proteina di interesse. Il protocollo V3 utilizza un controllo totale del carico proteico per normalizzare il livello della proteina di interesse misurata in ciascun campione. Evita due insidie nell’uso delle proteine delle pulizie come controlli di carico: immunodetezione satura e livelli di espressione delle proteine delle pulizie incoerenti tra i campioni in determinate condizioni sperimentali. Non sono più necessari passaggi di stripping e riprobing con anticorpi diretti contro le pulizie. Utilizzando la tecnologia senza macchie, non è necessario macchiare e de-macchiare una macchia con macchie come Coomassie o Sypro Ruby per la misurazione totale delle proteine. Bastano pochi secondi per acquisire un’immagine macchiata e circa 5 minuti per eseguire la normalizzazione totale delle proteine utilizzando il software Image Lab.
In secondo luogo, il flusso di lavoro V3 consente agli scienziati di assumere un migliore controllo della procedura occidentale perché rende la procedura più trasparente e introduce diversi checkpoint per il controllo di qualità. Con l’aiuto di una tecnologia senza macchie, i ricercatori possono visualizzare i loro campioni proteici sia sul gel che sulla macchia. Gli scienziati possono valutare l’integrità del campione proteico (degradato o meno), la qualità della separazione (precipitata o meno), l’efficienza di trasferimento e la qualità del trasferimento (anche il trasferimento o meno). Questi checkpoint aiutano le ricerche a terminare l’esperimento quando vedono grandi difetti nel processo ed evitano di perdere tempo su campioni e macchie scadenti. Questa tecnologia aiuta anche gli scienziati a valutare se c’è una quantità significativa di perdita proteica dopo lo stripping della membrana e se la macchia è adatta per riprobing di un obiettivo diverso 4.
Ecco alcuni suggerimenti per garantire una buona esperienza e dati di qualità utilizzando il flusso di lavoro occidentale V3.
È importante notare che la molecola priva di macchie dopo l’attivazione UV è irreversibilmente legata ai residui di triptofano. Questa modifica irreversibile può potenzialmente influenzare il riconoscimento dell’antigene quando si utilizzano anticorpi monoclonali se l’epitopo contiene triptofano. È improbabile che gli anticorpi policlonali siano colpiti perché riconoscono più epitopi sull’antigene. Le molecole non legate senza macchie sono facilmente lavate via dal gel e dalla membrana e quindi non interferiranno con le interazioni anticorpo-antigene.
In conclusione, il flusso di lavoro occidentale V3 rende il processo western blot più veloce, trasparente, quantitativo e più affidabile. I ricercatori ora possono facilmente applicare il controllo totale del carico proteico in un esperimento western blot per rendere i loro dati più affidabili. Il flusso di lavoro privo di macchie V3 è stato adottato da un certo numero di laboratori e le loro pubblicazioni hanno dimostrato che le riviste accettano dati senza macchie come controllo del carico nella macchia occidentale22,17,7,8,5,23,18,15.
The authors have nothing to disclose.
Gli autori ringraziano il Dr. Wolf-Dieter Stalz, il Dr. Arnaud Remy, il Dr. Anton Posch, la Dott.ssa Patricia Piatti, Tom Davies, Kris Simonyi e Jeff Durban per la loro recensione critica e la modifica di questo manoscritto. Gli autori ringraziano anche Allison Schwartz per il supporto tecnico.
REAGENTS | |||
4-20% Criterion TGX Stain-Free Precast Gel | Bio-Rad | 567-8093 | Choose a gel size and percentage that meet the specific need in a experiment |
Trans-Blot Turbo Midi PVDF Transfer Packs | Bio-Rad | 170-4157 | Choose either PVDF or nitrocellulose and match the membrane size to the gel size |
Clarity Western ECL Substrate, 500 ml | Bio-Rad | 170-5061 | |
[header] | |||
EQUIPMENT | |||
Criterion Cell | Bio-Rad | 165-6100 | |
Trans-Blot Turbo Transfer Starter System | Bio-Rad | 170-4155 | |
ChemiDoc MP System | Bio-Rad | 170-8280 |