EMSA凝胶迁移实验常见问题解析

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EMSA(凝胶迁移实验)是研究DNA-蛋白、RNA-蛋白相互作用的经典技术,也是转录因子研究的核心方法。实验本身步骤不算复杂,但实际做起来,条带看不到、背景高、对照怎么设,几乎是每个人都会遇到的问题。

本文整理了EMSA实验中9个常见问题,附分析与解答,涵盖原理、流程、对照设计、条带异常排查、探针设计要点,以及与Western Blot、DNA pull-down、ChIP的区别,供实验参考。

1. EMSA的原理是什么?

EMSA全称是Electrophoretic Mobility Shift Assay,中文叫凝胶迁移实验电泳迁移率实验,它是一种研究DNA与蛋白质或RNA与蛋白质相互作用的常用技术,可用于定性和定量分析。

这项技术是基于DNA/蛋白质或RNA/蛋白质复合物在聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)中有不同迁移率的原理。首先让蛋白质与末端标记的核酸探针结合,然后再跑PAGE胶,结合了蛋白质的复合物比未结合蛋白质的探针电泳的速度要慢。这样,从PAGE胶的电泳结果就可以判断,该蛋白是否和特定序列结合,或者该序列是否和蛋白结合。

EMSA实验原理示意图

2. EMSA的具体实验过程?EMSA实验怎么做?

EMSA的实验主要分为六个步骤:探针制备 → 预电泳 → 电泳 → 转膜 → 洗膜 → 信号检测。详细流程可以参考 EMSA实验案例,其中有文字、图片、视频的完整展示。

3. EMSA实验为何需要设置许多组对照实验?目的何在?

EMSA实验通常设置以下五组对照:

对照类型 设置目的
阴性对照(标记探针) 确定探针里是否有杂质。光有探针、没有其他成分时,探针的位置应该位于最下方。
常规反应(核蛋白 + 标记探针) 观察蛋白和探针的结合,这是实验的核心目的。
探针冷竞争反应(+ 100倍未标记探针) 验证探针结合的特异性。如果冷探针可以竞争结合、阻碍标记探针,说明常规反应中的结合是特异的。
突变探针冷竞争反应(+ 100倍未标记突变探针) 目的与冷竞争反应相同。突变的冷探针应该对常规反应的结果没有影响。
Super-shift反应(+ 目的转录因子特异抗体) 判断蛋白特异性。和抗体结合后会出现super-shift;如果没有,说明是其他蛋白结合。

4. 看不到迁移带怎么办?

看不到迁移带是EMSA实验最常见的问题之一,通常可从以下几个方向排查:

  • 标记的DNA探针量太少,或者探针有降解。
  • 某些蛋白和探针的结合条件比较特殊,需要优化结合体系。
  • 蛋白样本提取质量不高,蛋白降解或者提取量不足。
  • 样本中没有可以与探针结合的蛋白。
  • 探针与蛋白无特异性的相互作用。
  • 转膜效率低,蛋白或者探针未转移到膜上。
  • 曝光或者成像时间过短。

5. 实验背景为什么高?

背景高会严重影响结果判读,常见原因如下:

  • 蛋白的质量不高,杂质多。
  • 转膜时使用了Western Blot使用的工具,没有清洗干净。
  • TBE溶液中有悬浮物。
  • 曝光或者成像时间过长。
  • 封闭时间不足或者效率不高。
  • 洗涤效果不佳。
  • 实验过程中膜没有一直处于湿润状态。

6. Western Blot和EMSA有什么不同的意义?

Western Blot 只是反应表达分子含量,通过免疫性进行鉴定。EMSA是蛋白分子与靶序列核酸的结合量,反应的是该分子的生物学活性。

免疫性往往不能反应待测分子的生物学活性。转录因子EMSA最有说服力。

7. EMSA非放射性探针设计要注意哪些问题?

非放射性探针设计要点如下:

  • 防止错位配对、封闭成环,排除目标序列以外结合位点。
  • 防止产生空间位阻。
  • 注意AT/GC比例。
  • EMSA探针不宜太长,一般是几十碱基对。太长会产生过多结合位点导致结果分析困难,还会产生超级螺旋结构而掩盖结合部位。
  • 建议采用Biotin或红外荧光标记,尽量不要采用DIG标记。探针两端都有标记以提高灵敏度。

8. EMSA主要应用于哪里?

凝胶迁移或电泳迁移率检测(Electrophoretic Mobility Shift Assay,EMSA)是一种检测蛋白质和DNA序列相互结合的技术,可用于定性和定量分析;目前已用于研究RNA结合蛋白和特定的RNA序列的相互作用,是转录因子研究的经典方法。

9. EMSA同DNA pull-down、ChIP的区别?

EMSA:用特定序列的标记探针,同待验证蛋白孵育后进行native-PAGE凝胶电泳,如果存在同探针结合的蛋白,则会出现电泳迁移率明显低于自由探针的条带。

DNA pull-down将探针结合在凝胶/磁珠上,以此收集同该DNA探针发生互作的蛋白。

ChIP实验所检测的DNA-蛋白互作则发生在活组织细胞内。

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