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SDS-PAGE · WESTERN BLOT · 原理與操作篇

先讓蛋白排隊,再請抗體點名

ELISA 能告訴你某一種蛋白有多少,卻說不出它有多大、是不是完整的那一個。SDS-PAGE 先把一管樣本裡的蛋白依大小排成一列;Western blot 再把這一列搬到膜上,讓抗體只把目標標出來,最後交給影像系統(imaging system)與電腦,把亮度變成數字。

往下捲動,凝膠、膜與抗體會跟著你一步步組起來

同一管蛋白,三種問法

問題方法你得到
總共有多少蛋白?Bradford一個總量
其中「某一種」有多少?ELISA一個特定目標的量
它有多大?真的是它嗎?量有沒有變?SDS-PAGE + Western blot一條帶(band)的位置、有無與相對強度(relative intensity)

一條路線,七個站

整個流程像一條生產線,前一站的品質決定下一站還有沒有東西可看。通常會分成兩到三天完成;最常見的斷點是一級抗體(primary antibody)放 4 °C 過夜。

  1. 1樣品製備約 30 分鐘
  2. 2鑄膠約 1 小時
  3. 3電泳1–1.5 小時
  4. 4轉印0.5 小時–過夜
  5. 5封阻+一抗2 小時–過夜
  6. 6二抗+呈色約 1.5 小時
  7. 7影像與定量0.5–1 小時

它是怎麼來的

  1. 1964Ornstein 與 Davis 提出濃縮膠(stacking gel)+分離膠(resolving gel)的「不連續」電泳(electrophoresis),先把樣品壓成薄層再分離,帶變得又細又銳利。
  2. 1969Weber 與 Osborn 證明:在 SDS 膠上,移動距離與分子量(molecular weight)的對數(logarithm)幾乎成直線。從此可以用膠「量」蛋白的大小。
  3. 1970Laemmli 把這套不連續系統和 SDS 結合起來,成為今天最常用的 SDS-PAGE 配方。
  4. 1979Towbin 等人用電流把蛋白從膠上轉到硝化纖維膜(nitrocellulose membrane, NC),再用抗體偵測。
  5. 1981Burnette 把它命名為「Western blotting」,接續 DNA 的 Southern blot、RNA 的 Northern blot。
  6. 今天酶催化的化學發光(chemiluminescence)取代放射性標記(radioactive labeling),冷卻相機(cooled camera)多半取代了 X 光底片(X-ray film),影像可以直接拿去定量(quantification)。

Southern 是發明者的姓氏;Northern、Western 則是後人借題發揮的方位玩笑。年份不用背,要記的是每一步解決了什麼問題。

CHAPTER 1 · SAMPLE PREPARATION

①讓每個蛋白都變成一條直線

蛋白原本摺成各種形狀,表面的電荷也各不相同。如果直接放進膠裡,跑得快或慢會同時受形狀、電荷與大小影響,就沒辦法從位置推回大小。樣品製備(sample preparation)的目的,就是把形狀與電荷這兩個變數拿掉,只留下長度。

SDS(帶負電) S–S 雙硫鍵 長度 ∝ 分子量

摺疊程度

負電覆蓋

FIG. 11 / 4

一個摺好的蛋白。胺基酸鏈摺成立體結構,有些地方還用雙硫鍵(disulfide bond, S–S)扣在一起。表面的電荷有正有負,每一種蛋白都不一樣。

SDS 把它攤開,並且蓋滿負電。SDS(十二烷基硫酸鈉,sodium dodecyl sulfate)是一種清潔劑(detergent),每 1 公克蛋白大約結合 1.4 公克 SDS。原本的電荷被大量負電蓋過,每個蛋白的「電荷對質量」比例變得幾乎一樣。

還原劑(reducing agent)剪斷雙硫鍵。SDS 解不開共價的雙硫鍵,要靠 β-巰基乙醇(β-mercaptoethanol, β-ME)或 DTT 把 S–S 還原。被雙硫鍵綁在一起的次單元(subunit),這時也會分開。

加熱,讓它完全攤直。95 °C 加熱約 5 分鐘,每個蛋白都變成一條帶負電的直線。線越長,在膠裡越難前進:位置主要由大小決定。

上樣緩衝液裡有什麼

成分作用
SDS變性,並把蛋白包上負電
還原劑(β-ME 或 DTT)剪斷雙硫鍵
甘油(glycerol)讓樣品比緩衝液重,打進孔裡會沉到底
溴酚藍(bromophenol blue)藍色追蹤染料(tracking dye),標出電泳的最前緣
Tris-HCl,pH 6.8與濃縮膠相同的 pH,維持濃縮效果

每孔要放多少:從濃度回推體積

上樣量用前面 Bradford 量到的濃度回推。細胞或組織萃取液(lysate)常用每孔 10–40 µg 總蛋白(total protein);純化蛋白(purified protein)只需要奈克到微克等級。記住換算:1 mg/mL = 1 µg/µL。

樣品
10.0 µL
4× 上樣緩衝液
5.0 µL
水
5.0 µL

樣品體積 = 20 µg ÷ 2.0 µg/µL = 10.0 µL

濃度還沒量?先用蛋白質定量工具畫標準曲線 →

操作重點

  • 加熱後短暫離心,把管壁上的水珠與沉澱甩到管底。
  • 處理好的樣品放冰上;避免反覆冷凍解凍。
  • 膜蛋白(membrane protein)或容易聚集的蛋白,有時改用 37–70 °C 加熱,依說明書或文獻決定。
  • 上樣順序先寫在紙上,每一管標清楚再動手。

安全:β-巰基乙醇有毒、氣味很重。開瓶與配製在化學排煙櫃(chemical fume hood)內進行;加熱時蓋緊管蓋,打開前先離心、冷卻,避免蒸氣與液滴噴出。

SDS 會讓蛋白失去活性,也會拆散蛋白複合體(protein complex)。想保留活性或原本的組合,要改用非變性電泳(Native-PAGE),不在本篇範圍。

CHAPTER 2 · CASTING THE GEL

②鑄一塊會篩分子的膠

聚丙烯醯胺膠(polyacrylamide gel)是一張立體的網。網眼大小由丙烯醯胺(acrylamide)濃度決定:濃度越高、網眼越密,小蛋白分得越開;濃度越低,大蛋白才擠得過去。這張網要在兩片玻璃之間現做。

玻璃板 分離膠10%,pH 8.8 水/異丙醇 濃縮膠4%,pH 6.8 梳子 上樣孔 先倒水試漏 放大:交聯成網

靜置聚合,約 20–30 分鐘

FIG. 21 / 6

組好玻璃板,先試漏。兩片玻璃中間夾著間隔條(spacer),常見厚度 0.75 或 1.0 mm。先倒水進去,確定底部不漏,再把水倒乾、用濾紙(filter paper)吸乾。

加入 APS 與 TEMED,倒分離膠。丙烯醯胺不會自己凝固:APS 產生自由基(free radical),TEMED 加速反應,兩者一加入就開始計時。輕輕混勻,倒到距離梳齒下緣約 1 cm 的高度。

上面蓋一層水或異丙醇(isopropanol)。氧氣會抑制聚合(polymerization),覆蓋液隔絕空氣,也讓膠面變平。靜置 20–30 分鐘,看到一條清楚的分界線,就是凝固了。

倒掉覆蓋液,倒濃縮膠。濃縮膠濃度低(約 4%)、pH 6.8,網眼很大。它不負責分離,只負責把樣品擠成一條細線。

插入梳子(comb)。從一側斜斜地插進去,避免梳齒下方卡住氣泡。再靜置 20–30 分鐘。

垂直拔出梳子,得到上樣孔(loading well)。慢慢往上拔,再用跑膠緩衝液(running buffer)沖一下每個孔,把殘留的碎膠沖掉,孔壁才會直。

膠的濃度怎麼選

先看目標蛋白的分子量,讓它落在膠的有效分離範圍中段。下面是同一組 marker 和一個 55 kDa 的目標,跑在四種濃度的膠裡。

5% 57–212 kDa 7.5% 36–94 kDa 10% 16–68 kDa 15% 12–43 kDa
marker 250–10 kDa 目標 55 kDa

膠越密,網眼越小:小蛋白被拉開,大蛋白擠在頂端。55 kDa 在 7.5% 膠裡落在中段,前後的 marker 分得最開;換成 15% 就擠到頂上,換成 5% 則快跑到底。

範圍依配方與分子量標記(molecular weight marker)而略有不同。需要一次看很寬的範圍,可以用 4–20% 的梯度預鑄膠(gradient precast gel)。

濃縮膠為什麼能把樣品擠成一條線

關鍵在 pH 與兩種跑得不一樣快的離子。在 pH 6.8 的濃縮膠裡,跑膠緩衝液中的甘胺酸(glycine)幾乎不帶淨電荷(net charge),走得很慢;氯離子(chloride ion)帶負電,走得很快。蛋白的速度介於兩者之間,被一前一後夾住,壓成一條極薄的帶。這套作法由 Ornstein 與 Davis 在 1964 年提出。

進入 pH 8.8 的分離膠後,甘胺酸有較高比例轉成帶負電,速度變快,超到蛋白前面。蛋白失去前後夾擊,網眼又變小,這時才真正依大小分開。Laemmli 在 1970 年把這套「不連續緩衝系統(discontinuous buffer system)」和 SDS 結合,就是今天的 SDS-PAGE。

安全:未聚合的丙烯醯胺是神經毒素(neurotoxin),可經皮膚吸收。優先使用預配好的溶液;若要秤粉末,在排煙櫃內進行。全程戴手套與護目鏡,手套沾到立刻更換。凝固後的膠仍可能殘留少量單體(monomer),拿取時一樣戴手套。剩下的單體溶液先讓它聚合,再依實驗室規定丟棄。TEMED 有刺鼻氣味,取用後立刻蓋回瓶蓋。

操作重點

  • APS 溶液最好當天配,或分裝冷凍;放太久,膠會凝得很慢甚至不凝。
  • 加完 APS 與 TEMED 輕輕旋轉混勻,不要劇烈搖晃,會打進氧氣與氣泡。
  • 在管子裡留一點剩膠,看它凝了沒,就知道板子裡的膠凝了沒。
  • 鑄好的膠用濕紙巾包起來、放進封口袋,4 °C 可保存一到兩天。

CHAPTER 3 · ELECTROPHORESIS

③電泳:讓蛋白依大小賽跑

每個蛋白都帶著差不多比例的負電,電場一開,大家都往正極跑。膠的網負責「擋」:分子越大,被擋得越多、跑得越慢。

− 負極 + 正極 M 1 2 3

電壓0V

時間0min

虛線=實際上看不見的蛋白

FIG. 31 / 5

裝槽、上樣。上下槽倒滿跑膠緩衝液(Tris–甘胺酸–SDS)。第一孔放分子量標記(marker),其餘依記錄的順序上樣。吸頭伸進孔裡但不要戳破孔底,慢慢打出去,樣品會因為甘油沉到底部。

接電:黑接黑、紅接紅。蛋白帶負電,往紅色的正極移動。先用約 80 V 讓樣品進膠;電極上冒出細小氣泡,代表電流有通。

在濃縮膠裡壓成一條線。不管原本的體積多大,所有蛋白都被擠成一條細帶,一起追到濃縮膠與分離膠的交界。

進入分離膠,開始依大小分開。電壓提高到約 120–150 V。小蛋白鑽得快,大蛋白被網擋住。實際操作時,你只看得到彩色的 marker 和藍色的染料前緣(dye front);蛋白本身要染色或轉印(transfer)後才看得到,圖中的虛線是畫給你看的。

染料前緣接近膠底就關電源。藍線離膠底約 0.5 cm 時停止。跑過頭,最小的蛋白會跟著染料一起跑出膠外。

從位置回推分子量

相對移動率 Rf(移動距離 ÷ 染料前緣距離) 分子量(kDa,對數刻度)
FIG. 41 / 3

量每條 marker 帶走了多遠。移動距離除以染料前緣的距離,得到相對移動率(relative mobility, Rf),數值介於 0 到 1。

分子量取對數,對 Rf 作圖。落在這塊膠有效範圍裡的 marker 幾乎排成直線(10% 膠約 15–75 kDa),範圍外的點會偏離。這條線就是這塊膠的「尺」。

未知帶從直線回推。量出未知帶的 Rf,對到直線上,再讀出分子量。只用這塊膠有效範圍內的 marker 畫線、不外插,和標準曲線是同一個紀律。回推值是近似值:醣化蛋白(glycoprotein)、膜蛋白或特別帶電的蛋白,常會跑得不照比例。

跑完之後的兩條路

看全部蛋白

Coomassie 染色

整塊膠泡染劑,所有蛋白都顯出藍色的帶。適合確認純度、上樣是否均勻,但分不出哪一條是你的目標。

只看目標蛋白

轉印 → Western blot

把帶搬到膜上,再用抗體只標出目標。可以回答「它在不在、多大、量有沒有變」。接下來四章走這條路。

操作重點

  • 沒用到的孔也打入等體積的 1× 上樣緩衝液(loading buffer),兩側的帶比較不會歪。
  • 電流太大會發熱,帶會彎成「微笑」形;室溫高時可降電壓,或在槽外放冰盒。
  • 上槽緩衝液要蓋過上樣孔,跑的過程中不能漏液。
  • marker 放在固定的位置(例如最左邊),轉印後才認得出方向。
  • 通電中不要碰電極、導線與緩衝液;要開蓋、調整或取膠,一律先關電源、再拔導線。

CHAPTER 4 · TRANSFER

④轉印:把帶原封不動搬到膜上

膠又軟又容易破,抗體也鑽不進去。轉印用第二次電流,把膠上的蛋白往側面「搬」到一張膜上,位置完全不變。這一步像在做三明治(sandwich),順序一錯,蛋白就會跑進緩衝液裡。

FIG. 51 / 7

先準備膜。PVDF 膜先泡甲醇(methanol)幾秒鐘活化,再泡轉印緩衝液(transfer buffer);硝化纖維膜(NC)直接泡緩衝液。從這一刻起,膜全程都不能乾掉。在膜的一角剪一個小缺口,或用鉛筆標記方向。

黑色那面在下:海綿、濾紙。夾子(cassette)攤開,黑色面(負極側)朝下,依序放上泡濕的海綿(sponge)與濾紙。

放上膠。把膠從玻璃板上取下,切掉濃縮膠,輕輕放在濾紙上。

蓋上膜,趕走氣泡。膜從一側慢慢放下,蓋住整塊膠,再用滾筒(roller)或離心管輕輕滾過去。氣泡會擋住電流,那裡的蛋白轉不過去,最後變成白色圓點。

濾紙、海綿,闔上夾子。完整順序是「黑-海綿-濾紙-膠-膜-濾紙-海綿-紅」。口訣:膠靠黑、膜靠紅。

通電:蛋白從膠走到膜上。蛋白帶負電,往紅色的正極移動,於是離開膠、被膜牢牢抓住。濕式轉印(wet transfer)常用 100 V、1 小時(槽內放冰),或 30 V 在 4 °C 過夜;半乾式(semi-dry transfer)約 15–30 分鐘。

取出膜,用 Ponceau S 確認。整張膜染出粉紅色的帶,代表轉印成功,也能看出各孔上樣量是否接近。拍照記錄後,用水或 TBST 洗掉粉紅色,再進入下一步。

膜與轉印方式的選擇

PVDF硝化纖維(NC)
前處理先泡甲醇活化直接泡緩衝液
強度韌,可剝除(stripping)抗體後再偵測較脆,容易破
結合力較高中等
背景(background)略高較低
濕式轉印半乾式轉印
緩衝液整槽浸泡,可加冰只浸濕濾紙
時間1 小時到過夜15–30 分鐘
大蛋白(> 100 kDa)效率較好可能轉不完全

操作重點

  • 戴手套,用鑷子夾膜的邊緣;手指碰過的地方會留下指紋狀的背景。
  • 膜上的記號用鉛筆,不要用原子筆,墨水會在後面的步驟溶出。
  • 甲醇易燃、有毒:活化 PVDF 與配轉印緩衝液時遠離火源,在通風處操作,廢液依規定回收。
  • 轉印緩衝液常含 10–20% 甲醇,幫助蛋白結合到膜上;但甲醇越多,大蛋白越難離開膠。
  • 預染 marker 會一起轉到膜上:轉印完先看膜上有沒有彩色的 marker,是最快的檢查。

CHAPTER 5 · BLOCKING & PRIMARY ANTIBODY

⑤封阻,然後請一級抗體點名

膜之所以抓得住蛋白,是因為它幾乎什麼蛋白都黏。同一個特性也會讓抗體到處亂黏,所以要先把空位蓋住,再請抗體上場。這和 ELISA 的封阻(blocking)是同一個道理。

目標蛋白(55 kDa 那條帶) 其他蛋白 封阻蛋白(奶粉或 BSA) 一級抗體 TBST 清洗 3 次 × 5–10 分鐘 膜
FIG. 61 / 4

轉印後的膜。每一種蛋白黏在自己的位置上,帶與帶之間還有大片空著的膜面,什麼都還能黏上去。

封阻:用無關的蛋白把空位蓋滿。常用 5% 脫脂奶粉(nonfat dry milk)或 3–5% BSA,溶在 TBST(含 0.1% Tween 20 的 Tris 緩衝食鹽水,Tris-buffered saline)裡,室溫搖 1 小時。

一級抗體:只認目標。依說明書稀釋(常見 1:500–1:5000),室溫 1–2 小時,或 4 °C 放在搖盪器(shaker)上過夜。它主要扣住目標蛋白的表位(epitope),旁邊的蛋白大多不理。

洗掉沒扣牢的。TBST 洗 3 次,每次 5–10 分鐘。黏得不牢的抗體被沖走;洗得不夠,最後整片背景都會亮。

內部對照(loading control)怎麼一起偵測

目標和內部對照(例如 β-actin、GAPDH,以下簡稱內控)都要從同一張膜上量。常見三種做法:

  • 剪膜:兩者分子量相差夠遠時,依 marker 把膜剪成上下兩段,各自孵育不同的一級抗體。
  • 剝除後再偵測:先偵測目標,用剝除液(stripping buffer)洗掉抗體,再偵測內控。PVDF 比較耐得住這個步驟。
  • 不同物種+螢光:兩支一級抗體來自不同宿主,配上不同顏色的螢光二級抗體(fluorescent secondary antibody),一次拍兩個通道。

一級抗體怎麼看說明書

  • 宿主物種(host species):兔、小鼠、山羊……決定下一步要用哪一種二級抗體(secondary antibody)。
  • 驗證過的應用:要標明 WB。只驗證過 ELISA 或染色的抗體,不一定認得變性後的蛋白。
  • 預期分子量:拿來和你回推出來的帶對照。
  • 建議稀釋倍數:第一次照建議做,再依背景與訊號調整。

操作重點

  • 偵測磷酸化蛋白(phosphoprotein)時多用 BSA 封阻:奶粉裡的酪蛋白(casein)本身就是磷酸化蛋白,會讓背景升高。
  • 抗體很貴:把膜放進剛好大小的盒子或袋子,液體能完整蓋過膜就夠。
  • 膜要整片浸在液體裡、放在搖盪器上;乾掉的地方會留下斑塊。
  • 一抗(primary antibody)稀釋液加入疊氮化鈉(sodium azide, NaN₃)後可冷藏重複使用;但疊氮化鈉會抑制 HRP,絕不能加進二抗(secondary antibody)或呈色(detection)步驟。疊氮化鈉本身劇毒,也會和金屬水管形成易爆的疊氮化物(azide),不可倒入水槽,依實驗室規定回收。

CHAPTER 6 · SECONDARY ANTIBODY & DETECTION

⑥二級抗體,把「在這裡」變成光

一級抗體本身看不見。二級抗體認的是「一級抗體的物種」,身上帶著酶(常用 HRP),負責把「抗體在這裡」變成光或顏色。

影像系統 二級抗體抗兔 IgG–HRP 一級抗體兔抗目標 ECL 受質(luminol+過氧化物) 沉澱的顏色 訊號
FIG. 71 / 4

二級抗體:認一級抗體的物種。一抗是兔子做的,就用抗兔 IgG 的二抗,例如山羊抗兔 IgG–HRP。常見稀釋 1:2000–1:20000,室溫 1 小時,之後一樣用 TBST 洗 3 次。

一支一抗可以掛好幾支二抗。每多掛一支,就多一個酶,訊號因此被放大。代價是:二抗用錯物種,整條路就斷了。

化學發光(ECL):酶讓受質發光。把 A、B 兩液等量混合,均勻蓋滿膜 1–5 分鐘。HRP 催化 luminol 氧化並放出微弱的光,光只出現在有抗體的位置,要用影像系統或 X 光底片記錄。

呈色法(TMB 或 DAB):直接長出顏色。改用沉澱型受質(precipitating substrate),帶的位置會長出藍色(TMB)或棕色(DAB),用肉眼就看得到。不需要儀器,但靈敏度(sensitivity)較低;顏色會一路累積、沒有可停在中途的讀值,強帶很容易就深到飽和(saturation)。

化學發光(ECL)呈色(TMB/DAB)
看到什麼光,需要影像系統或底片顏色,肉眼可見
靈敏度高中到低
適合定量數位影像的線性範圍(linear range)較寬範圍窄,容易飽和
訊號保存依受質而異,數分鐘到數小時內逐漸變弱顏色留在膜上,但會慢慢褪

機器操作:化學發光影像系統

各家儀器的介面不同,原則都一樣:讓相機在黑暗中收集膜上發出的微光,曝光(exposure)時間決定影像有多亮。

暗箱+冷卻相機 M 1 2 3 50 75 目標 β-actin 已存:blot_60s.tif(16-bit 原始檔)

模式待機

曝光—

飽和像素0

FIG. 81 / 6

開機,讓相機降溫。冷卻式 CCD 相機(cooled CCD camera)要先降到工作溫度,雜訊才會低。趁這幾分鐘配 ECL 受質。

放膜:蛋白面朝上,放在托盤中央。多餘的 ECL 液瀝掉,蓋一張透明膜或放進透明袋,把氣泡趕出去,關上門。

先拍一張白光影像(white-light image),留下 marker。預染 marker 不會發光,在化學發光影像裡看不見。這張白光影像之後要疊回去,才對得出分子量。

切到化學發光模式,從短曝光開始。光很弱,曝光越久、帶越亮。可以設定一連串遞增的曝光時間,讓儀器自動連拍。

曝光太久,就會飽和。亮度超過相機能記錄的上限,最亮的帶被截平,軟體通常用紅色標出這些像素(pixel)。飽和的帶看起來很漂亮,但已經不能拿來定量;注意內控也會飽和。

選最長、但沒有飽和的那一張,存原始檔(raw file)。存成 16-bit TIFF 或儀器的原始格式。不要先調亮度或對比再拿去定量;做簡報用的圖另外匯出。

操作重點

  • ECL 的光會隨時間變弱:加完受質後盡快拍,同一張膜的曝光系列要連續拍完。
  • 托盤與膜之間的液體要瀝乾,殘留的水痕會在影像上變成亮斑。
  • 用完擦乾托盤;ECL 與膜依實驗室規定處理。
  • 沒有影像系統時,可用 X 光底片在暗房(darkroom)曝光,但底片的線性範圍窄,定量要更保守。

CHAPTER 7 · DENSITOMETRY

⑦電腦判讀:把帶變成數字

一條帶有多深,可以換成一個數字:把那個範圍裡每個像素的亮度加總,扣掉背景,就是這條帶的積分強度(integrated intensity)。常用免費的 ImageJ(Fiji),或直接在瀏覽器裡完成。

對照 處理 A 處理 B 目標 β-actin 強度剖面 相對表現量(對照=1.00)
FIG. 91 / 6

打開原始影像。用 16-bit TIFF,不用截圖或 JPEG。化學發光影像有時是黑底白帶、有時是白底黑帶;量之前先統一方向:ImageJ 的 Gels 工具預設處理白底黑帶,黑底白帶的影像要先用 Edit › Invert 反轉。

框出每一條泳道(lane)。用同樣大小的長方形框住每一孔的目標帶。ImageJ:Analyze › Gels › Select First Lane,再 Select Next Lane。

畫出強度剖面(intensity profile)。每一條泳道變成一條曲線,帶就是一座山峰(Plot Lanes)。山越高、越寬,帶就越強。

封口,量面積。用直線把每座山的山腳連起來,扣掉下面的背景,再量山峰的面積。每一條泳道的封口方式要一致。

除以內控。同一孔的 β-actin(或 GAPDH)也量一次。目標面積除以內控面積,修正每一孔上樣量的小差異。

換成相對於對照組(control group)的倍數。對照組設為 1.00,其他組都除以對照組的比值。這才是可以比較、可以拿去做統計的數字。

泳道目標面積β-actin 面積目標 ÷ β-actin相對倍數(fold change)
對照12,40020,1000.6171.00
處理 A18,90019,6000.9641.56
處理 B6,30020,8000.3030.49

表中數字是示意用的單次量測。真正的結論要來自至少三次獨立實驗(independent experiments)。

拿自己的影像量一次:Western Blot 條帶定量工具 →

讓數字站得住的五條紀律

  1. 只量線性範圍裡的帶。飽和的帶會被低估;太淡、貼近背景的帶誤差很大。
  2. 內控也要檢查。β-actin 含量很高,常常比目標先飽和;某些處理也會改變內控本身的量。可以減少上樣量,或改用總蛋白染色(total protein staining)做標準化(normalization):stain-free 膠的線性範圍較寬,Ponceau 較窄。
  3. 它是半定量(semi-quantitative)。Western blot 適合比較同一張膜上的相對變化,不適合直接報告絕對濃度。
  4. 分清楚重複的層級。獨立培養、獨立動物或獨立處理得到的樣品,才是生物重複(biological replicate);同一份萃取液重跑一次,或同一張膜量三次,都只是技術重複(technical replicate)。
  5. 保留原始檔與量測框。任何亮度調整都要套用到整張影像,並且說明清楚。

CHAPTER 8 · TROUBLESHOOTING

⑧出錯了怎麼看

每一種失敗都會在膜上留下特定的形狀。先看形狀,再沿著七個站往回推,找出是哪一站出了問題。

自我檢核(先想,再點開)

加了 SDS 之後,為什麼蛋白在膠上的位置只和大小有關?

答:SDS 讓蛋白攤直,並以大致固定的比例包上負電。形狀與原本電荷的差異被抹平,剩下的差異主要是長度,也就是分子量。少數蛋白(例如醣化蛋白、膜蛋白)仍會跑得不照比例。

轉印三明治裡,膜要放在膠的哪一側?為什麼?

答:放在靠正極(紅色)的那一側。蛋白帶負電,通電後往正極移動,離開膠時剛好被膜抓住。

Ponceau 看得到帶,但呈色後一條帶都沒有,問題比較可能出在哪幾站?

答:轉印已經成功,問題在抗體與呈色:一抗或二抗失效、二抗不是針對一抗的宿主物種、HRP 被疊氮化鈉抑制,或 ECL 受質失效。

為什麼定量要選「最長但沒有飽和」的那一張曝光?

答:飽和代表亮度已經頂到相機上限,帶的面積會被低估;曝光太短,淡的帶又貼近背景。夠亮又沒有飽和的影像,才落在線性範圍裡。

目標帶的面積為什麼要除以 β-actin?

答:修正每一孔上樣量的差異。比較的是同一孔「目標 ÷ 內控」的比值,再換算成相對於對照組的倍數。

帶走這三句

  1. SDS 把形狀與電荷抹平,膠上的位置主要反映大小。
  2. 膠靠黑、膜靠紅:蛋白帶負電,一路往正極走。
  3. 能定量的影像沒有飽和,並且除以內控、和對照組比。

實驗技術簡史

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