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  • 發布時間:2019-09-12 15:05 原文鏈接: Northwestern篩選蛋白表達文庫實驗

               

    實驗方法原理 Northwestern 篩選蛋白表達文庫的方法是通過構建 IPTG 可誘導的融合蛋白表達文庫(融合蛋白的 N 端由載體序列編碼,C 端由克隆到載體的 cDNA 文庫編碼),進而誘導融合蛋白表達,并將蛋白質固定于硝酸纖維素濾膜上,以標記的 RNA 探針進行篩選,最終獲取能與靶 RNA 分子特異性結合蛋白質的 cDNA。
    實驗材料

    表達庫 宿主菌 抗生素

    試劑、試劑盒

    SM 緩沖液 IPTG 封閉緩沖液 漂洗緩沖液 結合緩沖液 洗脫緩沖液 Ficoll PVP BSA Torula yeast core RNA

    儀器、耗材

    NZY 培養基 LB 培養基 NZY 頂層瓊脂 NZY 平板 硝酸纖維素膜 RNA 探針

    實驗步驟

    ―、材料與設備

    1. 表達庫:多采用 λ 噬菌體載體構建表達庫,可根據需要選取載體。可購買預先制備好的表達庫(Stratagenc 公司,Clontech 公司等均有售),也可以自己制備載體庫。如 λgt11、λZAP 或 λORF8 等載體的多克隆位點前有 lacZ 基因,使融合蛋白能被 TPTG 誘導表達。改進型載體如 λTriplEx 可以使三個讀碼框都得到翻譯,保證了蛋白質的表達。此外,還可以將組蛋白與 β-半乳糖苷酶融合,以便釆用藍-白斑篩選重組體;在 λTriplEx 載體中加入 E.coli ompA 基因的 5'-UTR 可以提高重組體的穩定性。

    2. 宿主菌:宿主菌一定要與庫載體相對應。如 E.coli XL I-blue 可用作 λTriplEx 載體和 λZAP 載體的宿主菌。XL I-blue 菌的附加體 F' 中含有 △M15 lacZ 和 lac Iq 基因:△M15 lacZ 基因的表達可以通過 α 互補對重組克隆進行藍-白斑篩選;lacIq 基因編碼 lac 抑制子,在誘導劑 TPTG 不存在時抑制 lacZ 啟動子的轉錄。

    3. NZY 培養基:5 g NaCl,2 g MgSO4·7H2O,5 g 酵母提取物,10 g NZ胺(酪蛋白的酶促水解產物),定容至 1 L,高壓滅菌后保存。

    4. LB 培養基:10 g 蛋白胨,5 g 酵母提取物,10 g NaCl,定容至 1 L,調 pH 7.4,高壓滅菌后保存。

    5. NZY 頂層瓊脂:NZY 培養基中加 0.7% 瓊脂糖,高壓滅菌。

    6. NZY 平板:在 1 L NZY 培養基中加 15 g 瓊脂粉,高壓滅菌后鋪板(約 70 ml/150 mm 培養皿,約 30 ml/100 mm 培養皿)。

    7. 抗生素:氨芐青霉素:50 μg/ml;四環素:12.5 μg/ml。

    8. SM 緩沖液:5.8 g NaCl,2 g MgSO4·7H2O,50 ml 1 mol/L Tris-HCl(pH 7.5),5 ml 2% 明膠,定容于 1 L,高壓滅菌。

    9. 0.5 mol/L IPTG,X-Gal(2.5 g X-Gal 溶解于 10 ml 二甲基甲酰胺中),20% 麥芽糖,均過濾除菌。

    10. 硝酸纖維素膜(建議使用 supported nitnKdliilose,BA-S85,Schleicher&-Schuell 公司)。

    11. 32P 標記的 RNA 探針:常規制備,以含 7 mol/L 尿素的丙烯酰胺膠垂直電泳對探針進行純化,用 HSCB 緩沖液 [ 25 mmol/L Tris-HCl(pH 7.5 ),400 mmol/L NaCl,0.1% SDS ] 洗脫過夜。

    12. 封閉緩沖液:5 mg/ml Torula yeast core RNA(Sigma 公司),10 mmol/L Tris- HCl(pH 7.8),150 mmol/L NaCl。

    13. 漂洗緩沖液:10 mmol/L Tris-HCl(pH 7.8 )。

    14. 結合緩沖液:10 mmol/L Tris-HCl(pH 7.8),1 mmol/L EDTA,0.02% Ficoll,0.02% 聚乙稀吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone,PVP),0.02% 牛血清白蛋白及預試驗確定濃度的 NaCl(通常為 50 mmol/L 左右)。

    15. 洗脫緩沖液:10 mmol/L Tris-HCl(pH 7.8),1 mmol/L EDTA,0.02% Ficoll,0.02% PVP,0.02% 牛血清白蛋白及預試驗確定濃度的 NaCl(通常為 100 mmol/L 左右)。

    16. 2% Ficoll(10X 儲存液):2 g Ficoll ( type 400 ) 溶解于 100 ml 蒸餾水中,110℃ 滅菌 15 min,4℃ 可保存 1 個月。

    17. 2% PVP(10X 儲存液):2 g PVP(分子質量為 40000 Da)溶解于 100 ml 蒸餾水中,110°C 滅菌 15 min,4°C 可保存 1 個月。

    18. 2% BSA(10X 儲存液):2 g 高純度的牛血清白蛋白溶解于 100 ml 蒸餾水中,過濾除菌,-20℃ 保存。

    19. 50 mg/ml Torula yeast core RNA(10X 儲存液):5 g Torula yeast core RNA 溶解于 100 ml 蒸餾水中,蛋白酶 K(0.25 mg/ml)37℃ 處理 1 h,酚:氯仿抽提,乙醇沉淀以去除污染的核酸酶。

    二、操作方法

    1. λ 噬菌體庫的保存與操作

    購買獲得的 λ 噬菌體文庫大多保存在 7% DMSO 中,DMSO 對噬菌體的活性沒有影響,因此不必去除即可直接進行操作。若要長期儲存,應將其分裝成 50 μl 小份,于 -80℃ 保存,避免反復凍融,若要對文庫進行稀釋,則需采用 SM 緩沖液;工作樣品可以在 4℃ 保存 2 個月。

    在進行實驗前,最好對購買的文庫進行滴度檢測,好的 cDNA 文庫應 ≥108 pfu/ml,并且應含有 ≥104 的不同克隆,以保證所表達蛋白質的多樣性。此外,還要求至少含有 75% 的重組克隆。

    2. 宿主菌制備

    接種單克隆宿主菌至 50 ml 含有 10 mmol/L MgSO4、0.2% 麥芽糖(MgSO4 和麥芽糖可以幫助噬菌體進入宿主菌)的 LB 培養液中,30℃ 120 r/min 振搖培養過夜,至 OD600 達 2.0。較低的溫度和通氣量可以保證過夜培養不會生長過度。

    2000 r/min 離心 5 min 收集菌體,去除上清,用 10 mmol/L MgSO4 溶液重懸,使 OD600 介于 0.5 至 1.0 之間。一定要避免使用渦旋振蕩器,但又要保證細胞完全重懸。重懸的細菌可在 4℃ 保存 1 個星期,而不出現明顯的活性降低。

    3. 噬菌體表達庫涂板

    (1) 在 20 個反應管中分別加入 1 ml MgSO4 重懸的細菌懸液和適量的噬菌體文庫(約 5X104 pfu),37℃ 孵育 15~20 min,使噬菌體進入宿主菌。

    (2) 在每個反應管中逐次加入 9 ml 融化的 NZY 頂層瓊脂,并立即涂布 150 mm NZY 平板(融化的 NZY 頂層瓊脂應冷卻至 45℃ 再使用;每個反應管需在加入 NZY 頂層瓊脂后立即涂板;NZY 平板需在 37℃ 預熱,加入 NZY 頂層瓊脂后盡快轉動平板以使細菌層 分布均勻;20 個反應管的篩選總數為約 106 噬菌斑)。室溫放置 10 min 使頂層瓊脂凝固,倒置平板于 37℃ 孵育 3~5 h 至微小的噬菌斑出現。在孵育過程中注意不要將平板疊放以保證每塊板溫度一致,使噬菌斑同時出現。

    4. IPTG 誘導蛋白表達及蛋白的轉膜

    (1) 用圓珠筆在硝酸纖維素濾膜上不與平板接觸面進行標號。在孵育平板的過程中,將膜浸入 10 mmol/L IPTG 中 30 min,再放在 3 MM 濾紙上吸干 5 min,確保膜在鋪到平板上時處于微濕狀態。在操作中需戴手套,并使用滅菌的鑷子。

    (2) 將用 IPTG 預處理過的膜鋪在長出噬菌斑的平板上,37°C 孵育 4 h 誘導重組蛋白的表達。

    (3) 對膜和平板做好標記后(可以用大頭針在不同的位置進行標記)小心取下膜,注意不要帶下頂層瓊脂,可以在取膜前先將平板和膜在冰箱內放置 15 min 后再取膜。將取下的膜放在 3 MM 濾紙上吸干 5 min 后浸入封閉緩沖液,平板保存于 4℃ 備用。

    5. RNA 探針制備

    (1) 用 T7/T3/SP6 RNA 聚合酶體外轉錄制備探針。通常使用 [ α-32P ] UTP 進行標記,合成的 RNA 中近 1/10 的尿嘧啶核苷酸標記了同位素。

    (2) 轉錄后,用酚對 RNA 進行抽提,再用 50% 的含 7 mol/L 尿素的丙烯酰胺凝膠垂直電泳對探針進行純化。放射自顯影確定探針位置,切膠回收,用 HSCB 緩沖液過夜洗脫得到 RNA 探針,用酚:氯仿進行抽提并進行定量。

    6. 探針與膜的共孵育

    (1) 結合有噬菌體蛋白的硝酸纖維膜在封閉緩沖液中進行預雜交,37℃ 搖床孵育 1 h ( 40~50 r/min ) 封閉非特異結合位點。封閉緩沖液和雜交緩沖液均十分黏稠,操作中不僅要避免起泡,還要盡量保證與膜作用的均一。操作中所用的容器和器具都應預先處理, 避免核酸酶污染。

    (2) 用 500 ml 漂洗緩沖液洗膜兩次,立即轉入 100 ml 加有探針 RNA 的結合緩沖液中。于室溫在搖床 ( 40~50 r/min ) 上孵育 1 h。

    7. 洗膜

    用 250 ml 洗脫緩沖液洗膜,重復數次直至放射性本底水平降至最低。可用對應于未經噬菌體轉染的細菌板的蛋白交聯膜作為陰性對照。

    8. 放射自顯影挑取陽性克隆

    將膜放在 3 MM 濾紙吸干,用保鮮膜包裹,-70℃ 放射自顯影。曝光時間取決于探針的濃度和信號的強度(對于 107 cpm/ml 的探針,曝光 8~16 h 就可以觀察到陽性結果)。此外,可以在蛋白轉膜過程中重復一次轉膜操作,得到兩張對應同一塊培養板的膜, 進行雜交反應。

    將定影后的 X 射線片與膜、培養板進行對照,找出陽性點對應在平板上的噬菌斑的位置。從板上挑取陽性噬菌斑,分別加入 1 ml SM 緩沖液和 2 滴氯仿洗脫獲取噬菌體。

    9. 陽性克隆的確證

    為證實所獲陽性克隆的可靠性,需要進行二次篩選。從平板上過夜洗脫得到的噬菌體顆粒重新鋪板,密度約為 100 mm NZY 瓊脂平板有 200 個克隆,操作同前。第二次篩選的硝酸纖維素膜上的陽性克隆數應該增多,挑取單個的陽性克隆。如果需要,還可以進行第三輪篩選,這次每塊平板約鋪 50 個克隆。

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