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结构生物化学/蛋白质识别

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蛋白质识别

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纯化完成后,如何证明你成功分离出了正确的蛋白质?可以使用多种技术来识别分离出的蛋白质是否为目标蛋白质,包括免疫反应。

概述 人体产生数百万种抗体,每种抗体都针对特定的蛋白质结构。这种“Y” 形抗体通过其结合位点识别蛋白质结构,结合位点能够通过形成分子间键与具有完美匹配的抗原结合。在暴露于病原体后,生物体可以产生多种不同的抗体来识别该病原体,以便在每次后续暴露时都能识别它。这些多克隆抗体附着在同一个病原体的不同区域,以对抗改变病原体表面蛋白质并使特定抗体识别位点失效的突变。

单克隆抗体 虽然从生物体的角度来看,多克隆抗体非常有用,但在实验室中,它们却很混乱且效率低下,因为人体不会以精确的比例产生它们。不同的抗体样本将包含不同数量的几种抗体,每种抗体与蛋白质产物的结合方式不同。那么,研究人员如何迫使模式生物只为特定蛋白质产生一种类型的抗体呢?塞萨尔·米尔斯坦和乔治·科勒发现了这个问题的解决方案,他们将产生抗体的细胞与能够无限期地大量产生相同蛋白质的永生癌细胞(骨髓瘤细胞)混合在一起。然后可以选择能够产生所需抗体的杂交细胞,并在大量培养物中或在模式生物本身作为肿瘤进行培养。

酶联免疫吸附测定 (ELISA) ELISA 有两种类型,“间接” 和“夹心”。两者都使用特异性抗体来识别目标蛋白质。这种第一抗体必须针对每种不同的蛋白质专门生产。在洗去未结合的抗体或蛋白质后,将第二种含有能够产生可视确认目标蛋白质存在的酶的抗体引入溶液中。这种第二抗体是一种通用抗体,无论目标蛋白质是什么,都可以使用。

间接 ELISA:1)用蛋白质包被容器。2)与蛋白质特异性的第一抗原与蛋白质结合。3)洗涤容器。如果目标蛋白质不存在,抗体将不会结合,并将从溶液中去除。4)加入含有酶的第二抗体,与第一抗体结合。5)与第一抗体的结合诱发化学反应,导致溶液发生可视识别变化(颜色变化或荧光),表明第一抗体存在,进而表明目标蛋白质也存在。参见图 1。

图 1. 基本间接 ELISA 步骤。

夹心 ELISA:1)用单克隆抗体包被容器。2)加入蛋白质,如果它是目标蛋白质,它将与抗体结合。3)洗涤容器。只有目标蛋白质和抗原将保留(如果有)。4)加入与酶结合的第二抗体,它将与蛋白质结合。5)与蛋白质结合将诱发化学变化,以便通过可视确认来识别蛋白质的存在。请注意,由于第二酶直接附着在蛋白质上,因此可视变化的速率可用于确定蛋白质的含量。参见图 2

图 2. 基本夹心 ELISA 步骤。

蛋白质印迹 1)通过凝胶电泳将目标蛋白质与其他蛋白质或分子杂质分离后,将产生的蛋白质条带从凝胶转移到薄聚合物片上。这使得蛋白质更容易与反应发生。2)加入单克隆抗体。只有目标蛋白质会与抗体反应,因此只有一条带将附着抗体。3)洗涤聚合物片,去除未结合的抗体。4)与酶结合的第二抗体与第一抗体结合。5)化学反应使包含目标抗体的条带发生可视变化。或者,照相胶片可以覆盖在薄片上,并记录包含附着抗体的蛋白质条带。参见图 3。

图 3. 基本蛋白质印迹步骤
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