雙向電泳分離水稻葉片蛋白實驗教學的改進

王琳 楊曉勤 陳云

[摘 要] 為了改進水稻葉片蛋白的雙向電泳分離方法，采用雙向電泳法分離水稻葉片蛋白，比較和分析了兩種上樣量對實驗的影響。改進的上樣量靈敏度高，分離條帶多且清晰，表明改進的實驗方法可以得到更為靈敏、清晰的圖譜，能更好地適應和促進實驗教學工作。

[關鍵詞] 實驗教學;改進;雙向電泳;葉片

[中圖分類號] Q503? ? ?[文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）41-0383-02? ? [收稿日期] 2020-04-02

目前，雙向電泳技術是研究蛋白組學十分重要的技術手段，特別是以固相pH梯度等電聚焦為第一向的雙向電泳技術是當前分辨率最高，信息量最大的電泳技術。它具有結果直觀，分辨率較高，信息量大，技術成熟等優點，因此，此實驗也成為本科生生物化學實驗中的基礎性實驗，是生物化學實驗教學的重要內容。

在雙向電泳中，上樣量大小取決于樣品中蛋白質的種類、數目、檢測方法的靈敏度及膠條的pH梯度范圍和長度。不同樣品中蛋白的種類、數目有一定差異，所以在檢測方法相同，一向IPG膠條pH梯度范圍和長度相同的條件下，不同樣品的蛋白上樣量有差異。為了獲得一個分辨效果好和重復性好的雙向電泳圖譜，得到質量高的水稻葉片蛋白電泳分離效果，找出合適的蛋白上樣量很重要。作者在使用雙向雙向分離水稻葉片蛋白實驗的傳統方法時發現，根據原來的蛋白上樣量分離的蛋白斑點較少且模糊。為了提高水稻葉片蛋白的電泳分離效果，本文對此進行了探討。

一、方法

（一）常規實驗方法

首先采用三氯乙酸-丙酮法提取水稻葉片蛋白。將葉片研磨至葉片成粉末狀，加入溶液A（10%三氯乙酸（TCA）和0.07%β-巰基乙醇的預冷丙酮溶07%β-巰基乙醇的冰預冷丙酮溶液）懸浮沉淀。4℃，11000rpm離心15min，棄上清，重復兩次，將最終得到的沉淀真空冷凍干燥，然后用Bradford法測定蛋白質含量，最后通過雙向聚丙烯酰胺凝膠電泳分離水稻葉片蛋白。稱取一定量的水稻葉片凍干樣品，溶于裂解液中（7mol/L尿素，2mol/L硫脲，4%CHAPS，2%IPG buffer 4-7，1%DTT），樣品超聲波處理五次，每次3-5s，間隔3s，于冰水中裂解30min，14000rpm離心20min，取上清，再離心，取上清，以充分去除雜質，獲得的蛋白樣品除少量用作濃度測定外，其余進行分裝，于-80℃保存。每次用之前，將分裝的蛋白樣品取出，室溫下解凍，根據所需總的蛋白質質量取一定體積的蛋白樣品，分別加入相應水化液（7mol/L尿素，2mol/L硫脲，2%CHAPS，0.4%DTT，0.5%IPG buffer pH4-7或pH3-10），終體積為350μL，再加入微量溴酚藍振蕩混勻，2000rpm離心1min，將含樣品的水化液均勻地加到水化盤中。第一向等電聚焦時，取pH4-7L，18cm干膠條，去掉保護膜，準備水化。把干膠條膠面朝下置于水化盤中水化，加入IPG覆蓋液使整個IPG strip被覆蓋。水化時間為10-12小時，溫度20℃。取出水化好的膠條，膠面朝上置于持膠槽中，膠條正負極與持膠槽正負極要一致，并使膠條與持膠槽兩端電極充分接觸，加適量IPG覆蓋液覆蓋整個IPG strip。水化前把樣品液加入水化液中。再根據合適的電泳參數進行等電聚焦。等電聚焦結束后，取出膠條，加入平衡液A（6mol/L尿素，0.05mol/LTris-HCI，2%SDS，30%甘油，0.1%DTT，0.002%溴酚藍）振蕩平衡15 min，再換平衡液B（6 mol/L尿素，0.5mol/L Tris-HCl，2%SDS，30%甘油，0.4%碘乙酰胺，0.002%溴酚藍）振蕩平衡15 min，取出膠條輕輕潤洗，并去除多余的平衡液，準備第二向電泳。采用分離膠濃度為12.5%的連續SDS-PAGE垂直平板電泳。將已平衡好的第一向膠條置于第二向凝膠的上方，排除氣泡，使二者緊密接觸。用1%瓊脂糖凝膠封固膠條，接通電源，以15℃循環水浴冷卻。15mA/塊膠恒流電泳30min，待溴酚藍前沿移至分離膠中后，再增大電流至30mA/塊膠，待溴酚藍前沿距凝膠板底0.5-1cm處，終止電泳。電泳結束后，將凝膠浸泡于固定液（40%無水乙醇，10%冰乙酸）中固定30min或過夜，倒去固定液，以雙蒸水洗4次，每次15min，然后在染色液（0.12% CBB G-250，10% ammonium sulfate，10% phosphoric acid and 20% methanol）中染色3～4小時，用蒸餾水漂洗數次，再用脫色液脫色30min，然后用蒸餾水漂洗數次直至背景顏色淺淡，蛋白質點清晰即可，掃描儀掃描膠圖。具體方法參照王[5]等。

（二）實驗方法的改進

常規的實驗方法中的蛋白質樣品上樣量為100ug。改進的實驗方法中蛋白質樣品上樣量為150ug。

二、結果與分析

本實驗比較了100μg和150μg兩個上樣量的雙向電泳分離水稻葉片蛋白效果，圖1（a）上樣量為100μg，圖1（b）上樣量為150μg，雖然圖1（a）的背景較淺，但蛋白斑點明顯少于圖1（b），很多低豐度蛋白在圖1（a）中無法檢測到，而圖1（b）中蛋白斑點相對較多，圖1（a）中清晰的蛋白斑點在圖1（b）中進一步加深，有些圖1（a）中檢測不到的點在圖1（b）中檢測到了。因此150μg的上樣量比100μg的上樣量更適合水稻葉片蛋白的雙向電泳分離。

三、討論

上樣量大小對雙向電泳總的蛋白質的覆蓋率有很大的影響。控制好上樣量，可以得到令人滿意的雙向電泳圖譜，提高重復性，并有利于后續的進一步分析。上樣量太小會造成蛋白點稀少，上樣量太大會造成一向等電聚焦時電流太大，使得第一向電泳無法達到最佳分離效果;第二向電泳中出現嚴重拖尾等現象，對結果分析有很大影響。改進的上樣量更有利于獲得蛋白數量多、背景清楚、靈敏度高的凝膠圖像，更適合雙向電泳分離水稻葉片蛋白的實驗教學。

四、結論

本實驗方法克服了雙向電泳分離水稻葉片蛋白傳統方法的一些不足，如用100ug的上樣量改進為150ug的上樣量，得到了更為靈敏、清晰的實驗結果，更好地適應和促進實驗教學工作，也有利于其他老師從中得到啟發。

參考文獻

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