El flujo de trabajo V3 es un procedimiento de western blot que utiliza geles sin manchas. La tecnología libre de manchas permite a los investigadores visualizar la calidad de la separación de proteínas, verificar la eficiencia de la transferencia y, lo que es más importante, validar el cambio en la proteína de interés utilizando la cuantificación total de proteínas como un control de carga confiable.
La mancha blanca /negra occidental es una técnica de laboratorio muy útil y ampliamente adoptada, pero su ejecución es un desafío. El flujo de trabajo a menudo se caracteriza como una “caja negra” porque un experimentalista no sabe si se ha realizado con éxito hasta el último de varios pasos. Además, la calidad de los datos de western blot a veces se ve cuestionada debido a la falta de herramientas de control de calidad eficaces en todo el proceso de western blotting. Aquí describimos el flujo de trabajo occidental V3, que aplica la tecnología libre de manchas para abordar las principales preocupaciones asociadas con el protocolo western blot tradicional. Este flujo de trabajo permite a los investigadores: 1) ejecutar un gel en aproximadamente 20-30 min; 2) para visualizar la calidad de separación de la muestra dentro de 5 minutos después de la ejecución del gel; 3) para transferir proteínas en 3-10 min; 4) verificar cuantitativamente la eficiencia de la transferencia; y lo más importante 5) para validar los cambios en el nivel de la proteína de interés utilizando el control de carga total de proteínas. Este nuevo enfoque elimina la necesidad de eliminar y reprobar la mancha blanca /negra para proteínas de limpieza como β-actina, β-tubulina, GAPDH, etc. El flujo de trabajo sin manchas V3 hace que el proceso de western blot sea más rápido, transparente, cuantitativo y confiable.
Western blot es una técnica muy útil9,sin embargo, hay dos desafíos principales con western blotting: proceso largo y laborioso y calidad de los datos. Un protocolo tradicional requiere aproximadamente 2 días. Implica muchos pasos que incluyen la preparación de la muestra, el bastidor del gel, la electroforesis y la transferencia de la proteína, el bloqueo de la membrana seguido por la incubación del anticuerpo, la proyección de imagen, y muy a menudo pelando, reprobando, y finalmente el análisis de datos. A lo largo de este proceso, no existen herramientas fiables y flexibles para el control de procesos. Como tal, los errores se pueden introducir en cada paso, y estos errores tienen el potencial de generar artefactos de datos; por lo tanto, los controles de carga son esenciales en western blotting para identificar y corregir los errores. El control de carga se realiza generalmente comprobando el nivel de proteína de una proteína de referencia en cada muestra para ver si se presenta por igual. Las personas a menudo usan proteínas domésticas, como β-actina, β-tubulina, GAPDH, como control de carga.
La calidad de los datos de western blot depende de un control de carga fiable. Pero hay dos preocupaciones legítimas cuando se utilizan proteínas de limpieza para los controles de carga: 1) la inmunodetección basada en anticuerpos de las bandas de proteínas de limpieza a menudo están saturadas y, por lo tanto, no se pueden distinguir las diferencias de carga entre las muestras30; 2) el nivel de expresión de la proteína de limpieza puede variar en las muestras bajo ciertas condiciones experimentales, por ejemplo, tratamiento con siRNA, muerte celular, diferenciación celular, etc.11,28,3,6,10,21. Debido a estas preocupaciones, las revistas científicas ahora están requiriendo que “para las comparaciones cuantitativas, se utilicen reactivos apropiados, controles y métodos de imagen con rangos de señales lineales” (guía de Nature). Del mismo modo, los editores del Journal of Clinical Investigation están pidiendo controles de carga más fiables24. Por estas razones, una proteína de limpieza necesita ser validada para ser utilizada como control de carga. En primer lugar, hay que asegurarse de que se mide en el rango dinámico lineal del método de inmunodetección14,29. En segundo lugar, uno tiene que asegurarse de que se expresa de manera consistente en todas las muestras26,31,25,19,20.
Una solución alternativa a un control de carga confiable es utilizar la medición de proteína total de la mancha blanca /negra. Algunos investigadores han teñido las manchas con manchas de proteína total, como Coomassie, Flamingo Pink, Sypro Ruby, Amido Black, Ponceau S, y tecnología libre de manchas, para medir la señal total de proteína en cada carril como control de carga16,20,13,27,1,4,12. El control de carga total de proteínas evita los escollos asociados con las proteínas de limpieza. En primer lugar, es un fiel reflejo de la cantidad de proteína cargada para cada muestra. En segundo lugar, la tinción proteica total exhibe un excelente rango dinámico lineal en el rango de carga común para el análisis de western blot (proteína de 10-50 μg de un lisato celular complejo) y diferencia con precisión la diferencia de carga entre las muestras12.
La tecnología libre de manchas es un nuevo método de tinción de proteínas totales donde un compuesto único se mezcla en una solución de gel de acrilamida y se distribuye uniformemente en el gel fundido. Después de que se completa la electroforesis, el gel se expone a la luz UV durante un mínimo de 1 minuto para que el compuesto de tinción reaccione con los residuos de triptófano en la proteína. Las proteínas se vuelven excitables bajo luz UV para dar una fuerte señal fluorescente que se puede visualizar y cuantificar en un generador de imágenes habilitado sin manchas, como el sistema ChemiDoc MP. El compuesto libre de manchas en sí, sin embargo, no absorbe la luz UV, lo que resulta en un fondo bajo de la imagen del gel. La modificación de los residuos de triptófano es irreversible y las proteínas se pueden visualizar no sólo en el gel, sino también en la mancha blanca /negra en cualquier momento después de la transferencia de proteínas.
La tecnología sin manchas se aplica en el flujo de trabajo occidental V3(Figura 1)para abordar las principales quejas sobre el flujo de trabajo tradicional, especialmente las preocupaciones con el uso de proteínas de limpieza como controles de carga. Usando este flujo de trabajo, uno podría: 1) ejecutar un gel en aproximadamente 20-30 min, 2) verificar la integridad de la muestra y la calidad de la separación de proteínas en 5 minutos después de la ejecución del gel; 3) proteínas de transferencia en 3-10 min; 4) comprobar cuantitativamente la eficiencia de la transferencia; y 5) lo más importante, validar los cambios en el nivel de la proteína de interés utilizando el control de carga total de proteínas.
El protocolo mancha-libre V3 descrito arriba está para multiplexar borrar occidental fluorescente. También se puede aplicar en western blotting usando la detección quimioluminiscente. En el protocolo occidental fluorescente múltiplex de la mancha blanca /negra, las imágenes mancha-libres de la mancha blanca /negra se adquieren en dos puntos del tiempo: 1) derecho después de transferencia de la proteína; 2) en el paso fluorescente múltiplex de la proyección de imagen después de la incubación del anticuerpo. La primera imagen libre de manchas se utiliza para calcular la eficiencia de transferencia y la segunda imagen libre de manchas se utiliza como control de carga. Cuando se aplica el método quimioluminiscente, no es posible tomar una imagen múltiplex para las señales de proteína libre de manchas y diana, porque la señal quimioluminiscente también aparecerá en el canal libre de manchas. En este caso, recomendamos utilizar la imagen libre de manchas tomada justo después del paso de transferencia de proteínas para el control de carga y el análisis de normalización.
El flujo de trabajo occidental V3 proporciona los siguientes beneficios únicos en comparación con el flujo de trabajo tradicional de western blot que utiliza proteínas de limpieza como controles de carga:
En primer lugar, el flujo de trabajo V3 proporciona un control de carga práctico, conveniente y más fiable para validar los cambios en el nivel de la proteína de interés. El protocolo V3 utiliza un control de carga total de proteínas para normalizar el nivel de la proteína de interés medido en cada muestra. Evita dos escollos de usar las proteínas de limpieza como controles de carga: inmunodetección saturada y niveles inconsistentes de expresión de proteínas de limpieza entre las muestras bajo ciertas condiciones experimentales. Ya no es necesario despojar y sondear los pasos con anticuerpos dirigidos contra la limpieza. Utilizando la tecnología libre de manchas, no hay necesidad de manchar y des-manchar una mancha con manchas como Coomassie o Sypro Ruby para la medición de la proteína total. Se tarda solo unos segundos en adquirir una imagen de mancha y unos 5 minutos para hacer la normalización total de proteínas utilizando el software Image Lab.
En segundo lugar, el flujo de trabajo V3 permite a los científicos tomar un mejor control del procedimiento occidental porque hace que el procedimiento sea más transparente e introduce varios puntos de control para el control de calidad. Con la ayuda de la tecnología libre de manchas, los investigadores pueden visualizar sus muestras de proteínas tanto en el gel como en la mancha blanca /negra. Los científicos pueden evaluar la integridad de la muestra de proteínas (degradadas o no), la calidad de la separación (precipitada o no), la eficiencia de la transferencia y la calidad de la transferencia (incluso la transferencia o no). Estos puntos de control ayudan a las investigaciones a terminar el experimento cuando ven grandes fallas en el proceso y evitan perder el tiempo en muestras pobres y manchas. Esta tecnología también ayuda a los científicos a evaluar si hay una cantidad significativa de pérdida de proteínas después de la extracción de la membrana y si la mancha blanca /negra es adecuada para volver a sondear un objetivo diferente 4.
Aquí hay algunos consejos para garantizar una buena experiencia y datos de calidad utilizando el flujo de trabajo occidental V3.
Es importante tener en cuenta que la molécula libre de manchas después de la activación uv está irreversiblemente unida a los residuos de triptófano. Esta modificación irreversible puede afectar potencialmente al reconocimiento del antígeno al usar los anticuerpos monoclonales si el epítopo contiene el triptófano. Los anticuerpos policlonales son poco probables ser afectados porque reconocen epítopos múltiples en el antígeno. Las moléculas libres de manchas no unidas se lavan fácilmente del gel y la membrana y, por lo tanto, no interferirán con las interacciones anticuerpo-antígeno.
En conclusión, el flujo de trabajo occidental V3 hace que el proceso de western blot sea más rápido, más transparente, cuantitativo y más confiable. Los investigadores ahora pueden aplicar fácilmente el control de carga total de proteínas en un experimento de western blot para que sus datos sean más confiables. El flujo de trabajo libre de manchas V3 ha sido adoptado por varios laboratorios, y sus publicaciones han demostrado que las revistas aceptan datos libres de manchas como control de carga en western blot22,17,7,8,5,23,18,15.
The authors have nothing to disclose.
Los autores agradecen al Dr. Wolf-Dieter Stalz, al Dr. Arnaud Remy, al Dr. Anton Posch, a la Dra. Patricia Piatti, a Tom Davies, a Kris Simonyi y a Jeff Durban por su revisión crítica y edición de este manuscrito. Los autores también agradecen a Allison Schwartz por su apoyo técnico.
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 | |
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EQUIPMENT | |||
Criterion Cell | Bio-Rad | 165-6100 | |
Trans-Blot Turbo Transfer Starter System | Bio-Rad | 170-4155 | |
ChemiDoc MP System | Bio-Rad | 170-8280 |