CN111518159B - 一种贴壁细胞核蛋白的分离方法 - Google Patents

一种贴壁细胞核蛋白的分离方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及生物技术领域,具体涉及一种贴壁细胞核蛋白的分离方法,包括以下步骤:1)贴壁细胞培养,2)在贴壁状态下用A液破碎并去除细胞核以外的细胞结构或成分使得瓶壁上只剩下贴壁的细胞核,3)在悬液状态或贴壁状态下用B液破碎细胞核,4)离心,得核蛋白。本发明提供的分离方法简单、快速、更有效,检测灵敏度更高,整个细胞核分离、纯化过程耗时不到1.5小时,可应用于试剂盒中。

Description

一种贴壁细胞核蛋白的分离方法
技术领域
本发明涉及生物技术领域,具体涉及一种贴壁细胞核蛋白的分离方法,可应用于对细胞核及核蛋白等进行简单、有效的分离,并可进一步应用于核蛋白的鉴定。
背景技术
在生化与分子生物学、细胞生物学和发育生物学等的研究中,对各信号通路及相关关键分子的研究至关重要。所有信号通路都涉及到信息从细胞外到细胞核内的传递,以实现对特定基因的表达调控。例如,从细胞质到细胞核的信息传递,会有特定的分子或修饰后的分子(例如磷酸化的蛋白)从细胞质中迁移到细胞核内,使得其细胞核内的浓度显著升高,从而调控后续相关基因的表达。对这些特定分子在细胞核内浓度变化的检测,是信号通路研究的重要内容和方法之一。
对特定分子在细胞核内浓度的检测,涉及到这些分子的分离和纯化,首先要实现的是细胞核和核蛋白的分离和纯化。目前,细胞核分离的常用方法主要有细胞破碎方法和提取液法两类,前者包括研磨法、超声破碎法、酸解法和酶解法等,后者使用各种表面活性剂(例如NP-40、TritonX-100、Tween20等)来破碎细胞。细胞核纯化的方法主要包括过滤法、差速离心法、不连续的渗透梯度、连续的渗透/蔗糖梯度等。其中,通过表面活性剂处理悬液状态下的细胞及细胞核是较传统的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简单、有效的方法,能够将细胞核和核蛋白从贴壁细胞上分离出来,通过表面活性剂处理贴壁状态下的细胞及细胞核,提高细胞核及核蛋白丰度的目的,能用于后续的核蛋白鉴定等的研究。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种贴壁细胞核蛋白的分离方法,包括以下步骤:
1)待细胞培养贴壁铺展至面积占培养皿底面积70-90%时吸弃培养液,用预冷的PBS清洗贴壁细胞3遍;
2)每107个细胞加入500μL预冷的A液,A液为用PBS配制的0.1%-2%表面活性剂溶液,处理之前每1mLA液加18μLPMSF、1μL蛋白质酶抑制剂、根据实验目的需要添加1μL其它蛋白酶抑制剂,冰上处理10min;
3)吸弃A液,用预冷的A液再轻轻清洗细胞核3遍;
4)采用悬液状态下破碎细胞核:用预冷A液温和清洗和摇晃培养皿,收集细胞核于预冷离心管中;低温低速离心10min,弃去上清;向沉淀中加入100μL预冷的B液,以涡旋震荡仪剧烈震荡20秒,震荡3次,B液为用PBS配制的0.1%-2%去污剂溶液,处理之前每1mL B液加18μL PMSF、1μL蛋白质酶抑制剂、根据实验目的需要添加1μL其它蛋白酶抑制剂;
或者,采用贴壁状态下破碎细胞核:瓶中加入1mL预冷的B液,处理之前每1mL B液加18μL PMSF、1μL蛋白质酶抑制剂、根据实验目的需要添加1μL其它蛋白酶抑制剂,在冰上反复吹打,收集上清;
5)低温高速离心20min,立即收集上清,即为核蛋白,置于-80℃冰箱保存。
进一步地,当采用贴壁状态下破碎细胞核时,浓缩收集核蛋白的溶液。
进一步地,所述的表面活性剂为NP-40、TritonX-100或Tween20。
进一步地,所述的去污剂为SDS、EDTA。
本发明的原理:让贴壁细胞在培养瓶内壁处于贴壁状态,首先破碎并去除细胞核以外的细胞结构或成分(例如细胞膜和细胞质等),使得瓶壁上只剩下贴壁的细胞核,再收集细胞核悬液,再通过离心方法去除可能还残留的细胞碎片,得到较纯的细胞核悬液,再对悬液中的细胞核进行破碎得到总的核蛋白。即先将贴壁的细胞核脱离瓶壁,在悬液状态下破碎细胞核得到核蛋白。
或者是,用上述同样的方法得到贴壁的细胞核之后,并不将其洗脱下来,而是直接对贴壁状态的细胞核进行破碎得到悬液状态的总核蛋白。总的核蛋白经过蛋白定量后,再通过免疫印迹(Westernblot)等方法来鉴定目标蛋白的含量或浓度变化等。对贴壁状态的细胞核进行破碎操作,再收集核蛋白悬液。该步骤更简单,但必须使用较大体积的液体来破碎细胞核,使得分离的核蛋白由于总体积过大而稀释,需要经过进一步浓缩。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
(1)简单。几个步骤就能完成;和传统方法相比,并没有步骤的增加。
(2)快速。整个细胞核分离、纯化过程耗时不到1.5小时。
(3)更有效。通过与商业化的试剂盒比较,本发明方法的检测灵敏度更高。
附图说明
图1为共聚焦显微镜原位动态观察不同浓度Triton X-100对贴壁细胞的影响;
图2为共聚焦显微镜原位动态观察不同浓度SDS对贴壁细胞核的影响;
图3为细胞核总蛋白含量的比较,***表示显著性差异p<0.001;
图4为目标蛋白pP65含量的比较,*表示显著性差异p<0.05。
具体实施方式
以细菌脂多糖(LPS)处理人脐静脉内皮细胞(HUVECs)诱导细胞核内磷酸化p65(即pP65)的含量升高(p65是一种重要的信号通路关键分子NF-κB的亚基,可诱导细胞粘附分子ICAM-1等基因的表达)为例,来描述本发明方法的具体实施方式。
实施例1
1)将细胞种植在培养瓶中,待细胞贴壁铺展至约70%时,加入脂多糖(LPS)使终浓度为1μg/mL,在CO2培养箱内培养12小时。
2)从培养箱中取出培养瓶,吸弃培养液,用预冷的PBS清洗贴壁细胞3遍。
3)加入约500μL预冷的A液(A液用PBS配制的0.1%TritonX-100溶液,处理之前每1mLA液加18μLPMSF,1μL蛋白质酶抑制剂,1μL磷酸蛋白酶抑制剂),冰上处理10分钟。
4)吸弃A液,用预冷的A液再轻轻清洗细胞核3遍。
5)用预冷A液温和清洗和摇晃培养皿,收集细胞核于预冷的离心管中。
6)低温低速离心(1,000×g,4℃)10min,弃去上清。
7)向沉淀中加入100μL预冷的B液(B液用PBS配制的0.1%SDS溶液,处理之前每1mLB液加18μLPMSF(苯甲基磺酰氟),1μL蛋白质酶抑制剂,1μL磷酸蛋白酶抑制剂),以涡旋震荡仪剧烈震荡20秒,震荡3次(每次间隔10min)。
8)低温高速离心(13,000×g,4℃)20min,立即收集上清,即为核蛋白。
实施例2
1)将细胞种植在培养瓶中,待细胞贴壁铺展至约70%时,加入脂多糖(LPS)使终浓度为1μg/mL,在CO2培养箱内培养12小时。
2)从培养箱中取出培养瓶,吸弃培养液,用预冷的PBS清洗贴壁细胞3遍。
3)加入约500μL预冷的A液(A液用PBS配制的0.1%TritonX-100溶液,处理之前每1mLA液加18μLPMSF,1μL蛋白质酶抑制剂,1μL磷酸蛋白酶抑制剂),冰上处理10分钟。
4)吸弃A液,用预冷的A液再轻轻清洗细胞核3遍。
5)向瓶中加入1mL预冷的B液(B液用PBS配制的0.1%SDS溶液,处理之前每1mL B液加18μL PMSF,1μL蛋白质酶抑制剂,根据实验目的需要添加1μL其它蛋白酶抑制剂),在冰上反复吹打,收集上清。
6)低温高速离心(13,000×g,4℃)20min,立即收集上清,即为核蛋白,但体积过大,核蛋白浓度太低。
7)通过过滤法、超速离心或梯度离心等方法浓缩核蛋白溶液的体积(小于50μL),置于-80℃冰箱保存,用于后续研究。
一、细胞核分离方法的验证
1)用petri dish在CO2培养箱中培养HUVEC细胞,待细胞贴壁铺展至面积占培养皿底面积约70%时吸弃培养液,用室温的PBS清洗贴壁细胞3遍。
2)把有贴壁细胞的petri dish转移到激光共聚焦显微镜的载物台上。
3)找好特定的细胞群,用显微镜拍摄,所拍图片为0时刻的细胞(即处理前的细胞)。
4)吸弃培养皿内的PBS液,小心加入1mL不同浓度(0.01%、0.1%、1%)的TritonX-100溶液,静置10分钟。
5)再次用显微镜拍摄同一个细胞群,所拍图片为处理10分钟时刻的细胞。
实验结果如图1所示,A为0.01%Triton X-100处理HUVEC细胞10分钟;B为0.1%Triton X-100处理;C为1%TritonX-100处理,上图为处理前,下图为处理后。图1A显示,0.01%Triton X-100处理10分钟细胞基本没有发生形态变化;而图1B和图1C显示,0.1%和1%Triton X-100处理10分钟后细胞的细胞膜和细胞质部分基本消失,只剩下细胞核还在原位贴壁。由于没有进行冲洗,在溶液中还悬浮着很多颗粒状的细胞破碎残余。图1说明,≥0.1%Triton X-100处理10分钟即可将细胞核以外的细胞成分破碎、只剩下贴壁的细胞核。
二、细胞核总蛋白分离方法的验证
1)用petri dish在CO2培养箱中培养HUVEC细胞,待细胞贴壁铺展至面积占培养皿底面积约70%时吸弃培养液,用室温的PBS清洗贴壁细胞3遍。
2)把有贴壁细胞的petri dish转移到激光共聚焦显微镜的载物台上。
3)吸弃培养皿内的PBS液,小心加入1mL 0.1%TritonX-100溶液,静置10分钟。
4)用室温的PBS清洗贴壁细胞3遍。
5)找好特定的细胞群,用显微镜拍摄,所拍图片为0时刻的细胞(即处理前的细胞)。
6)吸弃培养皿内的PBS液,小心加入1mL不同浓度(0.01%、0.1%、1%)的十二烷基硫酸钠(SDS)溶液,分别静置5、1和0.5分钟。
7)再次用显微镜拍摄同一个细胞群,所拍图片为处理后的细胞。
实验结果如图2所示,A为0.01%SDS处理细胞核5分钟;B为0.1%SDS处理细胞核1分钟;C为1%SDS处理细胞核30秒,上图为处理前,下图为处理后。图2A显示,0.01%SDS处理5分钟细胞核基本没有发生形态变化;而图2B和图2C显示,0.1%和1%SDS处理1分钟和0.5分钟后细胞核就基本消失。由于没有进行冲洗,在溶液中还悬浮着很多颗粒状的细胞核破碎残余。图2表明,≥0.1%SDS处理短时间即可将细胞核破碎。三、细胞核目标蛋白(pP65)的Western blot鉴定
分别用本发明方法和商业化试剂盒分离细胞核和核蛋白,再通过BCA法测定总核蛋白的浓度,通过Western blot法检测目标蛋白pP65的含量,比较实施例1和商业化试剂盒的核蛋白分离效果。
1.细胞核和核蛋白分离
1.1按实施例1的方法分离细胞核和核蛋白
1)将细胞种植在培养瓶中,待细胞贴壁铺展至约70%时,加入脂多糖(LPS)使终浓度为1μg/mL,在CO2培养箱内培养12小时(以未添加LPS的细胞作为对照组)。
2)从培养箱中取出培养瓶,吸弃培养液,用预冷的PBS清洗贴壁细胞3遍。
3)加入约500μL预冷的A液(A液用PBS配制的0.1%TritonX-100溶液,处理之前每1mLA液加18μL PMSF,1μL蛋白质酶抑制剂,1μL磷酸蛋白酶抑制剂),冰上处理10分钟。
4)吸弃A液,用预冷的A液再轻轻清洗细胞核3遍。
5)用预冷A液温和清洗和摇晃培养皿,收集细胞核于预冷的离心管中。
6)低温低速离心(1,000×g,4℃)10min,弃去上清。
7)向沉淀中加入100μL预冷的B液(B液用PBS配制的0.1%SDS溶液,处理之前每1mLB液加18μL PMSF(苯甲基磺酰氟),1μL蛋白质酶抑制剂,1μL磷酸蛋白酶抑制剂),以涡旋震荡仪剧烈震荡20秒,震荡3次(每次间隔10min)。
8)低温高速离心(13,000×g,4℃)20min,立即收集上清,即为核蛋白。
1.2用商业化试剂盒分离细胞核和核蛋白
所用试剂盒为核蛋白和胞浆蛋白提取试剂盒(Cat.#KGP150,江苏凯基生物技术股份有限公司),按照试剂盒产品说明书的步骤,操作如下:
1)将细胞种植在培养瓶中,待细胞贴壁铺展至约70%时,加入脂多糖(LPS)使终浓度为1μg/mL,在CO2培养箱内培养12小时(以未添加LPS的细胞作为对照组)。
2)将贴壁生长的细胞用胰蛋白酶消化,收集悬浮的细胞。
3)取约1×107个细胞,低温低速离心(800×g,4℃)3分钟,收集细胞沉淀。
4)用预冷的PBS洗涤两遍,取沉淀。
5)加入450μL Buffer A和50μL Buffer B(使用前每1mL Buffer A加入17μL100mM PMSF,1μL蛋白酶抑制剂,1μL磷酸蛋白酶抑制剂)混匀制成的预混液400μL,混匀放置于冰上约30分钟。
6)低温低速离心(3,000rpm,4℃)10分钟,取沉淀(上清为胞浆蛋白)。
7)往沉淀中加入100μL预冷的Buffer C(使用前每1mL Buffer C加入17μL100mMPMSF,1μL蛋白酶抑制剂,1μL磷酸蛋白酶抑制剂),最大转速涡旋剧烈振荡15秒,放置冰上30分钟,每间隔10分钟涡旋剧烈振荡15秒。
8)低温高速离心(14,000×g,4℃)30分钟,上清即为总的核蛋白。
2.BCA法定量总核蛋白的浓度测定
使用商业化的BCA蛋白定量试剂盒(北京康为世纪生物科技有限公司),按照试剂盒产品说明书的具体步骤,进行总核蛋白的定量(使用分光光度计测量562nm的吸光度)。
3.按照传统的Westernblot法检测目标蛋白pP65的含量
1)SDS-PDGE凝胶电泳:10%分离胶和5%浓缩胶,每个上样孔上样(样品和LoadingBuffer)总体积一样,蛋白上样总量保持一致(约20μg),电泳条件:恒压80V电泳30分钟后转为110V,电泳约1.5小时。
2)转膜:使用醋酸纤维素膜(NC膜),转膜条件:恒压100V,4度约2小时。
3)洗膜:转膜后,切割下含有目的条带(含pP65、Histone H3和GAPDH)的NC膜,分别放入孵育盒中,用TBS溶液清洗三次,每次10分钟。
4)封闭:用含5%脱脂奶粉的TBS-T溶液室温封闭1小时。
5)一抗孵育:加入含封闭液(含有5%脱脂奶粉的TBS-T溶液)的一抗,4℃摇床过夜,第二天室温放置1小时。
6)二抗孵育:用TBS-T溶液清洗NC膜3次,每次10分钟,加入含封闭液的二抗,常温孵育2小时。
7)显影:用TBS-T溶液清洗NC膜3次,每次10分钟,用化学发光液在显影仪上进行显影。
实验结果如图3和图4所示。Control表示该组细胞在提取细胞核之前没有经过任何处理;LPS表示该组细胞在提取细胞核之前经过细菌脂多糖1μg/mL LPS在37度处理12小时。GAPDH和H3分别为细胞质和细胞核蛋白的内参蛋白。
图3显示,无论是对照组(Control组)还是刺激组(LPS组),相比用商业化试剂盒方法,本发明方法获得的总核蛋白的含量都显著提高。
图4A显示,无论是商业化试剂盒还是实施例1,LPS组的pP65的条带都比对照组(Control组)的条带更粗,说明LPS刺激确实能导致细胞核内pP65含量的增高;同时还显示,相比用商业化试剂盒方法,实施例1方法得到的pP65条带(包括LPS组和Control组)都更粗;得到的GAPDH(细胞质蛋白)条带更细,说明本发明方法分离的细胞核蛋白中受到的细胞质蛋白污染较小。
图4B的定量分析数据也看出,通过实施例1得到的核蛋白通过western blot方法能够检测出LPS组与Control组在目标蛋白(核pP65)含量上的显著性变化(升高);而商业化试剂盒虽检测出了一个升高的趋势,但还没有达到统计学上的显著性差异(增加实验次数有可能会有显著性)。实验结果清晰说明了本发明方法的有效性,并且比至少一种常用的商业化试剂盒更有效。
尽管已经对本发明的技术方案做了较为详细的阐述和列举,应当理解,对于本领域技术人员来说,对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案,这对本领域的技术人员而言是显而易见,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种贴壁细胞核蛋白的分离方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)待细胞培养贴壁铺展至面积占培养皿底面积70-90%时吸弃培养液,用预冷的PBS清洗贴壁细胞3遍;
2)每107个细胞加入500μL预冷的A液,A液为用PBS配制的0.1%-2%表面活性剂溶液,处理之前每1mL A液加18μL PMSF、1μL蛋白质酶抑制剂、1μL磷酸蛋白酶抑制剂,冰上处理10min;
3)吸弃A液,用预冷的A液再轻轻清洗细胞核3遍;
4)采用悬液状态下破碎细胞核:用预冷A液温和清洗和摇晃培养皿,收集细胞核于预冷离心管中;低温低速离心10min,弃去上清;向沉淀中加入100μL预冷的B液,以涡旋震荡仪剧烈震荡20秒,震荡3次,B液为用PBS配制的0.1%-2%去污剂溶液,处理之前每1mL B液加18μL PMSF、1μL蛋白质酶抑制剂、1μL磷酸蛋白酶抑制剂;
或者,采用贴壁状态下破碎细胞核:瓶中加入1mL预冷的B液,处理之前每1mL B液加18μL PMSF、1μL蛋白质酶抑制剂、1μL磷酸蛋白酶抑制剂,在冰上反复吹打,收集上清;
5)低温高速离心20min,立即收集上清,即为核蛋白,置于-80℃冰箱保存。
2.根据权利要求1所述的一种贴壁细胞核蛋白的分离方法,其特征在于,当采用贴壁状态下破碎细胞核时,浓缩收集核蛋白的溶液。
3.根据权利要求1所述的一种贴壁细胞核蛋白的分离方法,其特征在于,所述的表面活性剂为NP-40、TritonX-100或Tween20。
4.根据权利要求1所述的一种贴壁细胞核蛋白的分离方法,其特征在于,所述的去污剂为SDS、EDTA。
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