nc膜與pvdf膜的區(qū)別:膜的選擇,印跡所使用的膜的類型可能影響下列因素:
•蛋白質結合能力•是否需要用醇預濕•蛋白質觀察•長期印跡保存•信噪比•開展多次剝離(stripping)和再生檢測(reprobing)實驗的能力
nc膜和pvdf膜是western blotting中常用的兩種膜。nc膜是世界上使用最為廣泛的特異性轉移介質之一,也是最早用于western blotting的膜。pvdf膜在1985年被開發(fā)出來,在嚴苛條件下表現(xiàn)出更高的蛋白保留,比如有機溶劑存在時,或者在酸性或堿性條件下。
nc膜與蛋白質之間靠靜電和疏水作用結合,nc膜是親水膜,無需預先活化,對蛋白質的活性影響小;背景低;價格低廉,使用方便。缺點是韌性較差,易損壞,不能反復使用。在非離子型去污劑作用下,結合的蛋白容易被洗脫下來。
pvdf膜與蛋白質之間靠疏水作用結合,與nc膜相比,pvdf膜有著更高的機械強度和出色的化學穩(wěn)定性,適合多次剝離(stripping)和反復檢測(reprobing)。同時,pvdf膜有著更高的結合能力,nc膜的典型結合能力是80-100μg/cm2,而pvdf膜達到150-160 μg/cm2(結合強度pvdf膜比nc膜強6倍),這意味著靈敏度更高。由于pvdf膜的疏水性,成為疏水蛋白質(如膜蛋白)的機構疏松。也正因為如此,pvdf膜需要甲醇潤濕才能被常規(guī)的轉膜液所浸潤,繼而進行轉膜與蛋白結合。
綜上,現(xiàn)階段實驗室印跡轉印膜常用pvdf膜而非nc膜。
pvdf膜結合蛋白的機理:
在分子水平,蛋白質吸附至少部分源于疏水氨基酸側鏈與聚合物表面疏水區(qū)的相互作用。matsudaira(1987)觀察到,在疏水殘基被切割之后,小肽的測序效率下降80%,這可能是由于殘余肽段被洗脫。同時,在肽段消化降解時,也觀察到疏水肽段往往不能像親水肽段那樣高效洗脫(iwamatsu,1991;fernandez等,1992)。mckeon和lyman(1991)發(fā)現(xiàn),轉印緩沖液中添加的ca2+離子可增強鈣調(diào)蛋白與immobilon®-p轉印膜的結合。鈣的結合導致蛋白質分子結構中形成一個疏水袋,從而增加蛋白與膜的結合。
綜上,pvdf膜結合蛋白的機理:pvdf膜的表面具有疏水性,而許多蛋白質也具有疏水性區(qū)域,pvdf膜表面和蛋白質疏水區(qū)域之間發(fā)生疏水作用導致其相互結合。
pvdf膜為什么需預先活化:
pvdf膜本質是一種疏水性的聚合物,具有疏水性且不帶電荷,不能被轉膜液所浸潤,為了在水性緩沖液中使用,需要在使用前進行預處理以浸潤和活化膜。最常見的方法是使用50%(v/v)或更高濃度的醇(甲醇、乙醇和異丙醇)溶液浸潤和活化,使pvdf膜中微孔內(nèi)的空氣被低表面張力的甲醇所替代,從而易于后續(xù)水或者緩沖液進入pvdf膜中的微孔內(nèi),使pvdf膜從疏水性變成親水性,隨著膜的外觀從不透明變?yōu)榘胪该?,表明pvdf膜已經(jīng)浸濕。之后用水反復沖洗以去除醇類,再將膜直接放入轉印緩沖液中平衡。一旦膜被浸濕,通過電轉移,蛋白質與膜接觸產(chǎn)生疏水作用而被吸附在pvdf膜上。
pvdf膜孔徑對蛋白結合的影響:
在電轉移過程中,蛋白與膜的結合貫穿整個膜的厚度(深度),結合能力是由孔的內(nèi)部表面積來決定的(mansfield,1994)。隨著膜孔徑的不斷減小,膜對低分子量的蛋白結合就越牢固,但是膜孔徑如果小于0.1μm,蛋白的轉移就很難進行了,原因是蛋白質分子的直徑大約在1-100納米之間。
pvdf膜孔徑越小對低分子蛋白吸附越牢固的機理:較小的孔徑會限制蛋白分子的運動,使其轉移速度變慢,蛋白與膜的結合更充分,更容易被攔截在孔道內(nèi)。此外,較小的孔徑也可以提供更高的膜表面積,從而提高了蛋白與膜接觸的機會。同時,較小的孔徑也可以提供更高的表面密度,從而增加了孔道與溶液之間的分子間吸引力,這種吸附方式稱為“毛細作用”。schweitzer和kriz在一項研究中發(fā)現(xiàn),較小的孔徑可以提供更高的蛋白密度并增強其吸附能力。另一方面,蛋白分子量越低,蛋白的比表面積越大,與膜接觸面越大越充分,結合更緊密。
通常情況下,大于20 kd的蛋白選擇0.45μm的膜,小于20 kd的蛋白選擇0.2μm的膜。0.2μmpvdf膜內(nèi)部表面積大約是0.45μmpvdf膜的三倍,使其吸附能力更高??傊x擇pvdf膜的孔徑大小需要根據(jù)樣品蛋白的大小和特性來確定,以獲得較好的結合效果。