谈起 Western blot 技术,可谓是赫赫有名,无人不知,无人不晓。1979 年,Western blot 技术首次问世,从此开始了波澜壮阔的发展史,截止目前,仅仅在 PubMed 收录的与 Western blot 相关文献已经超过 40 万篇!
这些数据足以证明 Western blot 技术自诞生以来经受的科学验证价值,以及实验价值的不可替代性 。它在科学殿堂里犹如璀璨的明珠,照亮了一代又一代科研人员的学术道路,为无数人的实验结果和论文产出立下汗马功劳。
然而,关于 Western blot 技术的痛点亦是层出不穷,无信号、条带模糊、背景噪音大、条带异常拖尾、非目标蛋白出现等实验翻车名场面频频发生。总之,它有时候就像一门玄学,令人头痛不已。
内参蛋白选错,后果有多严重?
这不,连 WB 中最后的倔强和体面---内参蛋白(Internal Control,Loading Control,如 β-actin、GAPDH 等)也开始作妖,实验人员一旦对内参蛋白理解不到位,导致选择不慎,轻则实验失败,数据失真,重则论文撤稿,极大地影响个人学术声誉和职业前途。
来源:NCBI
这篇论文发表于 2019 年,时隔 5 年被一位火眼金睛的读者「举报」,最终惨痛撤稿,据说当事人原本唾手可得的职称评定因此受阻。
其主要撤稿原因之一是内参 GAPDH 蛋白条带(各蛋白泳道对应不同的实验处理)竟然「一带多用」,被用来控制三个不同的血管内皮生长因子(VEGF)条带,即分别对应于烧伤后不同恢复时间获得的兔角膜。
如此离谱操作,WB 内参的有效性怎能得到保证呢?
来源:NCBI
WB 内参蛋白的稳定可靠性并不理想
上述被撤稿的论文最大的问题是忽略了 WB 内参蛋白的破坏力,高估了它们在不同实验条件下的稳定可靠性。
而很多科研人正在不知不觉地陷入内参蛋白的温柔乡里,忽视了背后的实验风险。
为什么 WB 条带总是不齐?
为什么同一组数据重复三次,内参灰度值波动值超出正常范围?
为什么目的蛋白明明有变化,却被内参 「 平均 」 掉了?
上述一切诡异事件都和选错内参蛋白紧密相关。以往的有限认知里,不少研究人员认为 β-actin、GAPDH 等蛋白在不同实验处理下表达量能够保持恒定,故将其作为标准化参照 。
然而,大量文献证据表明,在多种实验条件(如细胞应激、药物处理、疾病模型)下,这些蛋白的表达水平会发生显著波动 。
例如,缺氧、代谢紊乱等病理条件可诱导 β-actin 表达下调 ,细胞周期同步化处理会导致 GAPDH 表达波动,这都是前人们的血泪之谈!
换而言之,不根据实际情况灵活处理,一味地固守经验之谈,选错内参,WB 数据可能严重失真。
来源:NCBI
选错内参后,以下大坑将随之而来:
假阴性:内参蛋白表达量过高或过低时,目标蛋白的真实表达情况被影响;
假阳性:内参表达波动(如 GAPDH 在代谢干预实验中会变化),数据趋势被扭曲;
重复性差:不同批次实验中内参表达不一致,导致结果无法横向对比。
有网友亲自现身血泪史,沿袭着师兄师姐的实验操作,一直将 GAPDH 视为唯一的内参蛋白,结果发现它在自己的实验材料里竟然属于差异表达基因,P 值达到 0.03。
所有的 qPCR 和 WB 实验白做,辛辛苦苦三年,读研归来还是新人,在延毕的边缘不断试探,这是多么令人崩溃和痛心。
来源:网络
也有网友深陷课题组 「 一种内参蛋白得天下 」 的困局,其基因过表达实验结果长期一塌糊涂,在更换实验室唯一官方认定内参之后,被导师痛批,认为网友是在胡说八道。
由此可见,对于内参基因和蛋白的认知,还有很长的一段路要走!
来源:网络
还有网友明明用 BCA 测完调齐过蛋白浓度,可是内参蛋白 β-actin 的条带总是深浅不一(如下图条带所示)。
该网友甚至把上样量按照 β-actin 重新做了调整,但是目的蛋白的趋势神奇地消失了。一时之间让人分不清楚,到底谁是内参蛋白,谁是目的蛋白。
来源:网络
还有网友 WB 实验的同一张膜上目的蛋白都有条带,可是内参第一次显影的时候却消失不见,排除了二抗的问题,内参蛋白却依然不见踪影。
来源:网络
不得不说,WB 是门玄学,也有网友以亲身经历给予指导,充分展示了什么叫作因地制宜,灵活运用内参蛋白。
该网友检测病理模型的脂肪组织时,发现 actin 蛋白表达极低,且因为分子量大小与免疫球蛋白接近,容易出现双带,因此果断选择 GAPDH。而在细胞里,则灵活地继续选择 actin。
来源:网络
不得不说,这位网友算是拿捏住内参蛋白的命脉了!
审时度势,破解内参蛋白选择困局
选择内参蛋白如此重要,小伙伴们一定要慎之又慎。
首先,在选择内参蛋白时,遵循稳定性优先原则,优先选择高特异性抗体,结合预实验,通过灰度值计算内参的变异系数。一般而言,变异系数小于 15% 是值得信赖的内参蛋白。
其次,明确实验样本类型,根据物种、组织来源、亚细胞定位缩小候选范围,既不可全部遵循师兄师姐的经验,也不可标新立异,导致实验不断走弯路。
在此学霸君为大家准备一份常见的内参蛋白选择指南。
来源:学霸君自制
当然了,还可以借助生物信息分析手段为选择内参蛋白保驾护航。
Human Protein Atlas(https://www.proteinatlas.org)
查询内参蛋白在人类组织中的表达稳定性
ICG 数据库:(https://ngdc.cncb.ac.cn/icg/)
提供多物种内参基因稳定性数据
qBase+软件:
集成 geNorm、NormFinder 算法,一键分析内参稳定性。
同时,还要考虑目的蛋白分子量大小,匹配恰当的实验条件,考虑转膜时间长短和封闭试剂的种类。
例如,为了避免内参蛋白条带与目的蛋白条带在电泳分离过程中发生重叠,影响结果判断,要确保内参蛋白分子量与目的蛋白有明显差异。
倘若目的蛋白分子量为 50 kDa 左右,那么选择分子量 42 kDa 的 β-actin 作为内参是相对合适的。
总之,对待 WB 实验得长一万个心眼,每一个环节都不容忽视,别再让错误的内参蛋白毁了实验心血。把握细节,仔细处理,数据真实,方能 paper 稳稳到手。
各位小伙伴还有什么关于 WB 实验的血泪史吗,一起在评论区分享交流吧!
题图来源:图虫创意
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