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ウエスタンブロットは1979年にTowbinらによって発表されたもので、タンパク質分析によく使われる方法です。 ウエスタンブロットは、1979年にTowbinらによって発表されたもので、タンパク質分析の一般的な手法です。定性および半定量的なタンパク質分析に使用できます。
ウエスタンブロットの原理
ウエスタンブロットは、ポリプロピレンゲル電気泳動を用いて行われます。 SDS-PAGEによりタンパク質サンプルを分離し、ニトロセルロース(NC)やポリビニリデンジフルオライド(PVDF)膜などの固体支持体に転写することができます。 固体支持体は、タンパク質を吸収し、その生物学的活性を変化させないことができます。 転送された固体支持体の膜はブロットと呼ばれ、膜上の疎水性結合部位をブロックするためにタンパク質溶液で処理されます。 この膜を、目的のタンパク質の抗体(一次抗体)で処理します。 調べたいタンパク質だけが一次抗体と特異的に結合し、抗原抗体複合体を形成します。 一次抗体を洗浄して除去すると、目的のタンパク質の位置だけが一次抗体に結合します。 一次抗体を処理した膜は、洗浄後、標識二次抗体で処理される。
ウエスタンブロットの手順
ウエスタンブロットには、サンプルの準備、ゲル電気泳動、タンパク質の移動、ブロッキング、抗体のインキュベーション、タンパク質の検出と可視化の6つの手順があります。
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1.サンプルの準備。
タンパク質は、組織や細胞などのさまざまなサンプルから抽出することができます。 組織はより高度な構造を持っているため、まずホモジナイザーや超音波処理などの機械的な発明によって組織を分解します。 また、低温での消化を防ぐために、プロテアーゼ阻害剤やホスファターゼ阻害剤が使用されます。 タンパク質を抽出した後は、タンパク質の濃度を検出することが重要であり、これは各ウェルにロードされたタンパク質の質量を許可する。 2.ゲル電気泳動
最もよく使われるゲルは、ポリアクリルアミドゲル(PAG)とドデシル硫酸ナトリウム(SDS)を添加した緩衝液です。 ウェスタンブロットでは、2種類のアガロースゲルを使用します。すべてのタンパク質を1つのバンドに集中させるために使用するスタッキングゲルと、分子量に応じてタンパク質を分離することができるセパレーティングゲルです。 SDS-PAGEでは、電圧をかけると小さいタンパク質ほど速く移動します。 PAGEでは、PAGの濃度の違いによる均一な孔径の違いにより、5~2,000kDaのタンパク質を分離することができる。 一般的に分離ゲルは5%、8%、10%、12%、15%で作られる。 分離ゲルの適切な割合を選択する際には、対象となるタンパク質のサイズを考慮する必要がある。
3.タンパク質の移動
ゲル電気泳動でタンパク質を分離した後、タンパク質をゲル内から固体の支持膜上に移動させ、抗体の検出が可能な状態にします。 タンパク質を移動させる主な方法はエレクトロブロッティングと呼ばれるもので、ゲルの表面に垂直に配向した電界を利用して、タンパク質をゲルから引き出し、膜に移動させます。 半乾きの状態でも、湿った状態でも行うことができますが、通常は湿った状態の方がゲルが乾きにくく、信頼性が高いとされています。 左図のように、ゲル面とフィルターの間にメンブレンを挟みます。 トランスファーサンドイッチは、繊維パッド(スポンジ)→濾紙→ゲル→メンブレン→濾紙→繊維パッド(スポンジ)というように作成します。
4.ブロッキング.
ブロッキングは、ウェスタンブロットにおいて、抗体がメンブレンに非特異的に結合するのを防ぐための重要なステップです。 代表的なブロッカーとしては、BSAや無脂乾燥乳がよく使われます。 膜をタンパク質の希薄な溶液に入れると、タンパク質は膜の中の標的タンパク質が付着していないすべての場所に付着します。 このようにして、ウエスタンブロットの最終製品の「ノイズ」を減らし、より明確な結果を得ることができます。
5. 抗体のインキュベーション。
ブロッキングした後、一次抗体を膜にインキュベートすると、一次抗体が標的タンパク質と結合します。 一次抗体の選択は、検出する抗原によって異なります。 抗体バッファー溶液でメンブレンを洗浄すると、バックグラウンドを最小限に抑えることができ、結合していない抗体を取り除くことができます。 メンブレンを洗浄した後、メンブレンは特定の酵素結合二次抗体にさらされます。 二次抗体インキュベーションを行う際、標識された二次抗体は、標的タンパク質と反応した一次抗体に結合することができます。 一次抗体の種類によって、適切な二次抗体を選択することができます。
6.タンパク質の検出と可視化
二次抗体に結合した酵素と基質が反応して発色物質を生成します。 これにより、対象となるタンパク質のデンシトメトリーや位置を知ることができます。 また、タンパク質のバンドとマーカーを比較することで、大きさの近似値を得ることができます。 タンパク質の可視化には、比色検出、化学発光検出、放射性検出、蛍光検出など、いくつかの検出システムがあります。
ウエスタンブロットは、タンパク質や翻訳後の修飾(リン酸化など)を定性的に検出するためによく使われます。
ウェスタンブロットは、タンパク質や翻訳後の修飾(リン酸化など)の定性的な検出によく使われます。また、HIV検査やBSE検査などの医療診断にも使用されます。