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动物细胞免疫共沉淀(Co-IP)实验操作

动物细胞免疫共沉淀(Co-IP)实验操作 AIBio Research
2026-10-14
4
实验操作规程 · SOP

动物细胞免疫共沉淀(Co-IP)实验操作

实验类型:蛋白质相互作用检测

适用样本:哺乳动物培养细胞

检测方法:免疫共沉淀结合 Western Blot

01实验概述

你从培养箱里取出一皿细胞,裂解后得到一管含有数千种蛋白质的混合液。现在想回答一个问题:目标蛋白 A 和候选蛋白 B 是否存在相互作用?

免疫共沉淀(Co-immunoprecipitation,Co-IP)就是解决这类问题的常用方法。

实验中,你利用特异性抗体识别目标蛋白 A,再借助 Protein A/G 磁珠把 A 及其结合的蛋白复合物一起富集出来。随后进行蛋白质免疫印迹(Western Blot,WB),检测沉淀物中是否含有候选蛋白 B。

如果 B 随着 A 一起被富集,而且阴性对照中没有对应信号,就说明二者在当前实验条件下存在可检测的蛋白关联。

这里需要明确一个概念:

Co-IP 检测到的是蛋白质之间的共沉淀关系。A 和 B 可能直接接触,也可能通过第三种蛋白共同形成复合物。

Co-IP 阳性支持二者存在蛋白复合物关联,直接结合需要其他实验进一步验证。

本文采用哺乳动物培养细胞作为实验体系,以 HEK293T 贴壁细胞为示例,建立一套使用温和非变性裂解液、Protein A/G 磁珠及 Western Blot 检测的标准操作流程。

该流程也可以作为 HeLa、A549、HCT116 等常见哺乳动物细胞的起始方案。

不同细胞系的蛋白表达量、裂解效率及目标复合物稳定性存在差异,正式实验前需要进行小规模条件验证。

实验基本信息
实验样本
HEK293T 等动物细胞
单个 IP 反应总蛋白
500–1000 μg
核心反应温度
4°C
主要检测方式
SDS-PAGE + WB
实验周期
约 2 天(不含细胞培养)
主要用途
内源性或外源性蛋白共沉淀
02实验目的

本实验利用免疫共沉淀技术,检测哺乳动物细胞内目标蛋白 A 与候选互作蛋白 B 的关联情况。

通过富集目标蛋白 A,并检测沉淀复合物中的候选蛋白 B,你可以判断两种蛋白在细胞裂解条件下能否共同被沉淀。

结合输入样本、同型对照抗体以及必要的反向免疫共沉淀实验,还可以进一步评估蛋白富集效率、非特异性结合及实验结果的重复性。

对于研究蛋白复合物组装、细胞信号转导、蛋白定位与功能调控的课题,这套实验可以提供重要的生化证据。

03 实验原理
3.1 抗体如何把蛋白复合物富集出来?

蛋白 A 和蛋白 B 在细胞内形成了一个复合物。

加入温和裂解液以后,细胞膜逐渐被破坏,部分蛋白质复合物进入可溶性裂解液。只要裂解条件没有显著破坏 A 与 B 之间的结合关系,它们就可能继续以复合物形式存在。

随后加入能够识别 A 的特异性抗体。

抗体与 A 结合后,再利用 Protein A/G 磁珠捕获抗体及其结合的蛋白复合物。磁力架将磁珠吸附到离心管侧壁,未结合的蛋白质则随上清被移走。

经过数轮洗涤,磁珠上留下经过富集的目标蛋白 A 及其共同沉淀的蛋白。

Co-IP 原理示意图。A 为诱饵蛋白,B 为候选共沉淀蛋白;图中为概念性示意,未按分子比例绘制。

问题来了,为什么我们要使用温和裂解液?

因为蛋白之间的相互作用依赖多种非共价作用力,包括氢键、静电作用及疏水作用。某些强裂解条件会使蛋白质变性,或者让原先结合的复合物解离。

因此,常规 Co-IP 优先采用温和的非离子型去污剂,如 Triton X-100 或 NP-40 替代品。它们有助于释放可溶性蛋白,同时尽量保留可检测的蛋白复合物。

3.2 为什么 Co-IP 需要阴性对照?

磁珠表面、抗体以及某些高度黏附性的蛋白之间,也可能出现非特异性结合。

假设 Western Blot 显示,在目标抗体组中检测到了蛋白 B。单看这一条条带,我们还无法确定 B 是被 A 特异性带下来的,还是自己黏在磁珠或抗体上。

这时,同型 IgG 对照就派上了用场。

IgG 对照使用与实验抗体相匹配的非相关免疫球蛋白,保持相同的裂解液、蛋白总量、磁珠用量和洗涤条件。它可以帮助你判断候选蛋白是否具有非特异性沉淀倾向。

如果候选蛋白 B 在特异性抗体组明显富集,而 IgG 对照中的信号很弱或不可检测,就能为 Co-IP 的特异性提供支持。

04 实验设计与对照设置

在开始培养细胞之前,先把实验分组定下来。本文以检测细胞内源性蛋白 A 与蛋白 B 的关联为例。

组别
沉淀抗体
主要用途
Input
无
验证 A、B 的初始表达
IP: A
抗蛋白 A 抗体
富集 A 并检测 B
IP: IgG
同型 IgG
评估非特异性沉淀
IP: B (可选)
抗蛋白 B 抗体
反向验证 A 的共沉淀

其中 Input 是免疫沉淀前留取的总蛋白样本。它能够告诉你蛋白 A 和 B 在原始细胞裂解液中是否存在,以及它们的表达量是否发生变化。

反向 Co-IP 则交换诱饵蛋白与候选蛋白的角色。当你用抗 B 抗体沉淀 B 时,观察能否再次检测到 A。这能够增强相互作用结论的可信度,但反向实验失败也可能与抗体、表位遮挡及结合效率有关。

如果你使用外源表达系统,例如 Flag-A 和 HA-B,还应设置空载体或单独表达对照。这样可以排查标签、抗体及外源表达背景所带来的额外信号。

建议每项正式生物学比较至少安排 3 次独立培养、独立收样的生物学重复。每次重复均保留必要的阴性对照。

05 所需材料、试剂和仪器
5.1 细胞与基础材料
材料
规格或要求
HEK293T 细胞
状态良好、支原体阴性
DMEM 高糖培养基
适合所用细胞系
胎牛血清 FBS
终浓度 10% (常规培养)
青霉素-链霉素
按细胞培养要求选用
PBS
1×,预冷至 4°C
细胞培养皿
10 cm,无菌
1.5/2.0 mL 离心管
低蛋白吸附型优先
移液器及无菌吸头
10、200、1000 μL 规格
5.2 Co-IP 核心试剂
试剂
推荐规格或用途
Tris-HCl
1 M,pH 7.5
NaCl
5 M 储备液
Triton X-100
20% (v/v) 储备液
EDTA
0.5 M,pH 8.0
甘油
50% (v/v) 储备液
蛋白酶抑制剂
EDTA-free,按说明配制
PMSF (可选)
100 mM 储备液
磷酸酶抑制剂 (可选)
按说明书推荐用量
IP 级抗蛋白 A 抗体
识别诱饵蛋白
同型 IgG 对照抗体
同宿主、同亚型优先
Protein A/G 磁珠
用于捕获免疫复合物
BCA 蛋白定量试剂盒
测定裂解液蛋白浓度
4× SDS 上样缓冲液
电泳样本制备
蛋白预染 Marker
分子量判断
SDS-PAGE 预制胶
依蛋白分子量选择
PVDF 或 NC 膜
Western Blot 转膜
抗蛋白 B 抗体
检测共沉淀蛋白
WB 检测用二抗
与一抗宿主匹配
ECL 化学发光底物
显示免疫印迹信号
5.3 主要仪器
仪器
要求
CO2 细胞培养箱
37°C、5% CO2
生物安全柜
适用于哺乳动物细胞操作
倒置显微镜
观察细胞状态
冷冻微量离心机
可达 14,000 × g、4°C
冷室旋转混匀仪
4°C,端对端温和旋转
磁力分离架
适配 1.5 mL 离心管
蛋白定量检测仪
酶标仪或兼容 BCA 的设备
电泳和转膜设备
适用于 SDS-PAGE/WB
化学发光成像系统
检测 ECL 信号
恒温金属浴
支持 70–95°C
06 实验试剂配制
6.1 Co-IP 裂解及洗涤缓冲液

我们先处理裂解液。

本方案NaCl 150 mM,保留 0.5% Triton X-100,使用中性偏弱碱性的 Tris-HCl 缓冲体系。常规起始配方不添加 DTT 和 MgCl₂。

以下按配制 50 mL 缓冲液计算。

组分
最终浓度
50 mL 加入量
Tris-HCl
40 mM
2.00 mL (1 M)
NaCl
150 mM
1.50 mL (5 M)
Triton X-100
0.5% (v/v)
1.25 mL (20%)
EDTA
1 mM
100 μL (0.5 M)
Glycerol
5% (v/v)
5.00 mL (50%)
超纯水
—
补足至 50 mL
目标 pH
7.5
Tris-HCl 储备液

配制时,依次加入 Tris-HCl、NaCl、EDTA、甘油和去污剂,充分混匀后用超纯水定容。预冷至 4°C,并在正式裂解前加入蛋白酶抑制剂。

若使用 100 mM PMSF 储备液,按每 1 mL 裂解液加入 10 μL 配制,可得到约 1 mM 的最终浓度(准确计算需考虑加入后的总体积)。PMSF 容易水解,应在使用前加入,并按化学品安全规范操作。复合型蛋白酶抑制剂的具体加入量以产品说明书为准。

如果研究的是蛋白磷酸化依赖性相互作用,建议同时加入磷酸酶抑制剂。

注意,EDTA 会络合二价金属离子。对于依赖 Ca²⁺、Mg²⁺ 或其他金属离子的蛋白相互作用,应考虑去除 EDTA,并根据蛋白性质重新优化缓冲液。膜蛋白复合物、核蛋白复合物也可能需要不同的裂解策略。

6.2 磁珠洗涤缓冲液

初次实验可以直接使用上述 Co-IP 裂解缓冲液作为洗涤液。这样做有一个好处:蛋白复合物从裂解到洗涤,始终处于相近的离子强度与去污剂环境中。

当 IgG 对照出现较强的非特异性结合时,再尝试提高 NaCl 至 200–300 mM,或调整洗涤次数。每次只调整一个主要参数,便于判断变化来源。

6.3 SDS 上样缓冲液

免疫沉淀结束后,本文采用 SDS 上样缓冲液直接洗脱磁珠上的蛋白复合物。

若使用 4× SDS 上样缓冲液,按照 1 份 4× 缓冲液与 3 份样本或稀释液混合,获得 1× 最终浓度。

对磁珠直接洗脱时,可加入 30 μL 1× SDS 上样缓冲液。该方案主要适用于后续 Western Blot 检测。若需要进一步进行质谱分析,应另外选择与质谱样本制备流程兼容的洗脱方式。

07 具体实验操作步骤

以下按照实验实际进行的时间顺序展开。

默认实验条件为:每个免疫沉淀反应加入 500 μg 总蛋白,反应体积 500 μL,使用 2 μg IP 抗体和 25 μL Protein A/G 磁珠原始悬液。

上述参数适合作为常规内源性 Co-IP 的初始测试条件。实际抗体结合能力、磁珠捕获容量和目标蛋白丰度均需结合产品说明书确定。

阶段 1实验前准备与细胞培养
1.1

细胞接种

将状态良好的 HEK293T 细胞接种于 10 cm 培养皿中,加入约 10 mL 完全培养基。

置于 37°C、5% CO₂ 培养箱中培养。

待细胞融合度达到约 70%–90% 时收样。尽量避免过度融合、明显脱落或大量死亡的细胞进入实验。

一个 10 cm 培养皿所能提供的可溶性总蛋白量取决于细胞密度、培养状态与裂解条件。正式实验应通过 BCA 测定实际蛋白浓度,再决定每皿细胞可支持多少个免疫沉淀反应。

1.2

实验分组准备

准备至少两组免疫沉淀样本,分别用于特异性抗体 IP 和同型 IgG 对照。

对于每一个反应,计划使用 500 μg 总蛋白。

例如,你准备检测蛋白 A 与蛋白 B 的相互作用,需要进行 IP:A 和 IP:IgG 两组。那么两组共需要至少 1000 μg 可用于免疫沉淀的总蛋白,此外还应额外留出 Input、蛋白定量和操作损耗所需样本。

1.3

预冷实验耗材

提前将 PBS、Co-IP 裂解液、低蛋白吸附离心管和磁珠洗涤缓冲液放置于 4°C。

开启冷冻离心机,将温度设置为 4°C。

准备冰盒,并检查磁力架、端对端旋转混匀仪是否正常工作。

从细胞收样开始,尽量保持样本处于低温环境。后续抗体孵育和磁珠捕获均在 4°C 进行。

阶段 2动物细胞收集与蛋白裂解
2.1

去除培养基

将培养皿从培养箱中取出,置于冰上。

沿培养皿边缘缓慢吸去培养基。

加入 5 mL 预冷的 1× PBS,轻轻晃动培养皿,使 PBS 覆盖全部细胞表面。

随后吸去 PBS。

PBS 清洗可以去除残留培养基、血清蛋白和其他可溶性杂质,减少它们进入裂解液。

2.2

加入 Co-IP 裂解液

向每个 10 cm 培养皿加入 500 μL 预冷的 Co-IP 裂解液。

将培养皿放在冰上,孵育 10–15 min。

孵育过程中,每隔约 5 min 轻轻晃动培养皿,使裂解液充分覆盖细胞。

你会观察到,细胞边界逐渐模糊,细胞层开始松散。部分细胞可能仍附着于培养皿底部,这时需要继续使用细胞刮刀辅助回收。

提示

这里建议避免直接加入含高浓度 SDS 的常规强变性裂解液。

SDS 会破坏大量非共价蛋白相互作用,使后续 Co-IP 的检测结果受到影响。

2.3

收集细胞裂解液

使用细胞刮刀,沿培养皿底部轻轻刮取细胞。

将细胞悬液转移至预冷的 1.5 mL 离心管中。

在冰上继续放置约 5 min,期间轻轻颠倒混匀 2–3 次。

如果裂解液明显黏稠、吸头很难吸起液体,通常意味着细胞释放的核酸增加了体系黏度。

这种情况可以考虑适当增加裂解液体积,或经过验证后使用核酸酶处理。针对核酸依赖性蛋白复合物,需要谨慎使用核酸酶,因为它也可能破坏你希望检测的关联。

常规 Co-IP 不建议一开始就进行强烈超声处理,过度机械剪切可能影响部分不稳定的蛋白复合物。

2.4

离心去除不溶性杂质

将裂解液放入预冷至 4°C 的离心机。

设置离心参数:

参数
设置
温度
4°C
相对离心力
12,000 × g
时间
10–15 min
转子类型
微量离心管转子

离心结束后,可以观察到管底出现细胞碎片及其他不溶性物质形成的沉淀。

使用移液器缓慢吸取澄清上清,转移至新的预冷离心管。

吸取过程中,将吸头停留在沉淀上方,避免碰触管底沉淀。

这部分上清就是后续进行 Co-IP 的可溶性蛋白裂解液。

提示

注意,该方法主要分析温和裂解条件下能够进入上清的蛋白质。

对于难溶性膜蛋白、细胞骨架相关蛋白或染色质结合蛋白,需要单独验证目标蛋白是否已被有效提取。

阶段 3蛋白浓度测定与 Input 留样
3.1

BCA 蛋白定量

从澄清后的蛋白裂解液中取少量样本,按照 BCA 试剂盒说明书配制标准曲线和检测体系。

根据样本吸光度计算蛋白浓度。

例如,测得蛋白浓度为 2 mg/mL,则 250 μL 裂解液中含有:

RIP = IB,IP / IA,IP

这意味着每个 IP 反应取 250 μL 裂解液,便可获得计划使用的 500 μg 总蛋白。

蛋白定量时,标准品最好与样本具有相近的缓冲液背景。尤其是去污剂或还原剂浓度较高时,应核对其是否处于 BCA 试剂盒允许范围内。

3.2

调整各组蛋白总量

根据定量结果,分别取含有 500 μg 总蛋白的细胞裂解液,加入标记好的 IP 离心管。

使用预冷的 Co-IP 裂解液,将每组反应总体积补足至 500 μL。

例如,当蛋白浓度为 2 mg/mL 时:

组分
每组加入量
细胞裂解液
250 μL
Co-IP 裂解液
250 μL
总体积
500 μL
总蛋白
500 μg

上述表格对应后续加入抗体前的体系。抗体加入后总体积会略有增加。

同一次比较中,IP:A 与 IP:IgG 应保持相同的总蛋白量、相近的裂解液体积与相同的处理条件。

3.3

留取 Input 样本

从充分混匀的免疫沉淀起始样本中,取出 25 μL 蛋白裂解液,作为 Input 样本。

提示

该体积对应 500 μL 起始体系的 5%。

实际留样后,剩余样本中的蛋白质量会相应减少;

如果需要严格保持 500 μg 用于 IP,应在留取 Input 前另行配足样本。

向 25 μL Input 加入约 8.3 μL 4× SDS 上样缓冲液,混合得到约 33.3 μL 的 1× 上样样本。

将 Input 放置于冰上,待后续与 IP 样本一起处理,也可以按照上样缓冲液说明书完成加热变性后进行短期保存。

Input 样本通常只需要占 IP 起始蛋白量的 2%–5%。对于表达特别丰富的蛋白,可适当减少 Input 上样比例,避免 WB 条带过曝。

阶段 4磁珠预处理与裂解液预清除
4.1

准备 Protein A/G 磁珠

从 4°C 冰箱中取出 Protein A/G 磁珠。

轻轻颠倒磁珠储存管,使底部磁珠均匀悬浮。

按照每个预清除反应 20 μL 原始磁珠悬液的初始用量,吸取磁珠至新的离心管。

将离心管放在磁力架上,等待约 1 min,或者等待液体变澄清。

吸去上清,保留吸附在管壁上的磁珠。

向离心管加入 500 μL 预冷 Co-IP 裂解液。

取下离心管,轻轻颠倒混匀,再放回磁力架上。

待磁珠重新聚集后,吸去上清。

重复清洗一次。

这里的 20 μL 指吸取的商品磁珠悬液体积,具体磁珠固相体积取决于产品浓度。不同厂商的磁珠结合能力存在差异,应参考说明书调整使用量。

4.2

进行预清除

将步骤 3.3 留样后用于 IP 的蛋白裂解液加入预洗后的磁珠中。

置于 4°C 端对端旋转混匀仪上,温和旋转约 20–30 min。

预清除结束后,把离心管放回磁力架。

待磁珠被吸附后,小心转移上清至新的离心管。

丢弃用于预清除的磁珠。

预清除的目的是提前去除部分容易与磁珠表面非特异性结合的蛋白。我们希望这些蛋白在正式加入抗体之前,就已经被尽量排除。

但预清除也可能降低某些蛋白复合物的回收量。若目标蛋白含量很低,或蛋白 B 在预清除过程中损失明显,应比较预清除前后的 Input,并决定是否保留该步骤。

阶段 5抗体与目标蛋白孵育
5.1

加入特异性抗体

向预清除后的蛋白裂解液中加入 IP 级抗蛋白 A 抗体。

本方案以每组加入 2 μg 抗体作为初始条件。

假设抗体储备液浓度为 1 mg/mL,则每组需加入 2 μL 抗体。

同时向 IgG 阴性对照中加入相同质量的匹配同型 IgG 抗体。

组分
IP:A
IP:IgG
预清除后裂解液
等量
等量
抗 A 抗体
2 μg
—
同型 IgG
—
2 μg
孵育温度
4°C
4°C
孵育时间
4 h 至过夜
4 h 至过夜

提示

注意,抗体用量应以该抗体的免疫沉淀验证信息为准。

适用于 Western Blot 的抗体,未必适用于免疫沉淀;部分抗体只能识别变性蛋白,无法有效结合天然构象下的蛋白 A。

5.2

孵育抗体与蛋白复合物

将加入抗体的裂解液放置于 4°C 旋转混匀仪上。

设置温和的端对端旋转,使液体持续移动而不产生大量气泡。

常用孵育时间为 4 h 至过夜(约 12–16 h)。

如果目标蛋白容易降解,或者你怀疑 A 与 B 的结合比较短暂,可以先尝试 2–4 h 的较短孵育。

孵育时间延长后,抗体有更多机会接触目标蛋白,但某些非特异性蛋白也可能逐渐积累在免疫复合物中。

阶段 6加入磁珠捕获免疫复合物
6.1

预洗用于正式 IP 的磁珠

另取 Protein A/G 磁珠,每组准备 25 μL 原始磁珠悬液作为起始用量。

按照步骤 4.1 的方法,使用 500 μL 预冷 Co-IP 裂解液清洗磁珠两次。

将磁珠重新悬浮于少量预冷裂解液中。

提示

Protein A 和 Protein G 对不同宿主、不同亚型抗体的亲和力不同。

使用混合 Protein A/G 磁珠通常比较方便,但仍需确认待用抗体能够被所选磁珠有效捕获。

6.2

捕获抗体-蛋白复合物

将预洗后的磁珠加入步骤 5.2 中已经完成抗体孵育的样本。

轻轻颠倒混匀。

将离心管重新放入 4°C 旋转混匀仪中,继续孵育 1–2 h。

在这一过程中,磁珠通过 Protein A/G 结合抗体的 Fc 区域,进一步捕获抗体结合的目标蛋白及其共沉淀蛋白。

磁珠孵育结束后,取下离心管并放入磁力架。

等待 1–2 min,直至上清明显澄清。

轻轻吸去上清。

提示

建议第一次实验将少量 IP 后上清另行保存,标记为 Flow-through(FT)。

后续可用 WB 检查其中是否仍有大量蛋白 A,以评估免疫沉淀的捕获效果。

阶段 7免疫复合物洗涤
7.1

第一次洗涤

从磁力架上取下离心管。

沿管壁加入 500 μL 预冷 Co-IP 洗涤缓冲液。

轻轻颠倒离心管,使磁珠重新均匀分散。

置于 4°C 旋转混匀仪上,温和混匀约 3–5 min。

随后将离心管放回磁力架。

等待磁珠完全聚集后,吸去上清。

这个过程中,原先悬浮的磁珠会逐渐移动到靠近磁铁的一侧。吸液时,把吸头放在磁珠聚集位置的对侧,缓慢移走上清。

7.2

重复洗涤

按照相同方法,再洗涤 3 次。

标准初始洗涤参数如下:

参数
推荐条件
洗涤液
Co-IP 洗涤缓冲液
每次体积
500 μL
洗涤次数
共 4 次
洗涤温度
4°C
每次混匀时间
3–5 min
磁珠分离
约 1–2 min

洗涤次数可以根据背景和蛋白互作稳定性调整至 3–5 次。

这里有一个需要注意的现象:洗涤液越严格,背景蛋白通常越容易减少,但某些弱相互作用蛋白也可能随上清一起流失。

如果你发现每增加一次洗涤,蛋白 B 的信号就逐渐变弱,而蛋白 A 依然保持较高的沉淀量,需要考虑 A-B 复合物是否对当前洗涤条件敏感。

7.3

最后一次洗涤

完成最后一轮洗涤后,将离心管放回磁力架。

等待磁珠充分聚集。

小心吸去大部分洗涤液,再使用小量程移液器除去残余液体。

操作时避免让吸头碰触磁珠沉淀。

残留洗涤液会稀释下一步加入的 SDS 上样缓冲液,导致不同样本间最终洗脱体积不一致。

阶段 8蛋白洗脱与样本变性
8.1

加入 SDS 上样缓冲液

从磁力架取下离心管。

向磁珠中加入 30 μL 预先配好的 1× SDS 上样缓冲液。

轻轻吹打数次,使磁珠充分重悬。

此时,样本中包含结合在磁珠上的免疫复合物,以及用于破坏蛋白天然结构的 SDS 等组分。

8.2

加热洗脱

将离心管置于恒温金属浴中。

按以下参数处理:

参数
设置
加热温度
95°C
加热时间
5 min
上样缓冲液
1× SDS
后续处理
磁力分离后取上清

95°C 加热通常能够使多数蛋白变性,并促使免疫沉淀蛋白从磁珠上释放。

但如果你的目标蛋白容易聚集,或者蛋白具有特殊的热敏感性质,需要根据抗体及蛋白性质调整温度。部分蛋白可以使用 70°C、10 min 的条件进行比较。

提示

另外,部分磁珠产品明确限制加热条件,因此应以厂家说明书为准。

8.3

分离磁珠与蛋白洗脱液

加热结束后,将样本短暂冷却。

把离心管放回磁力架,使磁珠聚集。

将含有蛋白的上清转移至新的离心管。

这一管就是最终用于 Western Blot 检测的 IP 洗脱样本。

请特别注意:

使用常规 SDS 加热洗脱时,原先结合在磁珠上的 IP 抗体也可能部分进入洗脱液。因此,在后续 WB 中可能出现约 50 kDa 的 IgG 重链和约 25 kDa 的 IgG 轻链。

这两类条带如果恰好与蛋白 A 或 B 的分子量接近,会给结果判读带来麻烦。

对于这种情况,建议考虑抗体交联磁珠、使用特殊二抗或改用标签结合体系,以降低抗体链干扰。

阶段 9SDS-PAGE 电泳和 Western Blot 检测
9.1

准备检测样本

取出之前保存的 Input 样本。

如果 Input 尚未经过加热变性,则按照与 IP 样本兼容的条件处理。

将 Input、IP:A 和 IP:IgG 样本按照预先设计的顺序排列。

对于首次实验,建议分别检测蛋白 A 和蛋白 B。蛋白 A 用于确认是否被成功富集,蛋白 B 则用于判断是否发生共沉淀。

9.2

SDS-PAGE 电泳

根据目标蛋白的分子量选择合适浓度的聚丙烯酰胺凝胶。

常见蛋白检测可从 10% 或 4%–20% 梯度胶开始。

参考上样条件如下:

参数
初始条件
Input 上样量
约 5–20 μg 总蛋白
IP 洗脱液上样量
10–20 μL
凝胶
10% 或梯度胶
电泳模式
恒压
运行电压
按凝胶系统说明设置

Input 和 IP 的蛋白含量本身就有较大差异。Input 代表未经富集的样本,IP 则代表经过免疫沉淀浓缩后的样本。

因此,两者的条带强度通常不能直接按相同上样体积比较。定量分析时,应结合 Input 比例、IP 洗脱总体积和不同样本的实际加载比例进行校正。

9.3

转膜

电泳结束后,按照所用 Western Blot 转膜系统的操作说明,将凝胶中的蛋白转移至 PVDF 或 NC 膜上。

例如,对于常规湿转体系,可将 100 V、约 60 min 作为部分中等分子量蛋白的初始测试条件。实际转膜时间与电流取决于蛋白分子量、膜类型、转膜缓冲液及设备。

大分子量蛋白可能需要更长的转膜时间。小分子量蛋白则需要关注是否发生过度转膜。

9.4

抗体孵育

将转膜后的膜放入适合所用抗体的封闭液中。

室温轻轻摇动约 1 h。

随后加入相应的蛋白 A 或蛋白 B 检测抗体,按照抗体说明书推荐的浓度和温度孵育。

若采用常规过夜一抗孵育,可在 4°C 轻轻摇动约 12–16 h。

孵育结束后,使用 TBST 清洗膜,常用条件为每次 5–10 min,共 3 次。

加入相匹配的二抗,于室温孵育约 1 h,再清洗膜 3 次。

提示

注意选择能够尽量避免识别变性 IP 抗体重链或轻链的检测体系,尤其是目标蛋白分子量位于 25 kDa 或 50 kDa 附近时。

9.5

显影与图像保存

按照化学发光底物说明书,将 ECL 工作液均匀覆盖在膜表面。

使用化学发光成像系统采集图像。

建议同时保存短曝光和长曝光图像。

短曝光图像可以减少强条带过曝,长曝光图像则有助于观察较弱的共沉淀信号。

用于灰度定量的条带,应选择处于检测系统线性范围内的图像。若条带已经饱和,灰度值就无法准确反映蛋白量。

08 实验结果分析与预期
8.1 判断蛋白 A 是否被成功免疫沉淀

先检测蛋白 A。

正常情况下,Input 中应能检测到蛋白 A,IP:A 组也应检测到蛋白 A。IP:IgG 组则应表现为无信号或较低背景信号。

如果 IP:A 组完全检测不到 A,建议先检查抗体是否经过 IP 验证,以及细胞裂解液中是否含有足量的可溶性蛋白 A。

只有确认诱饵蛋白成功富集后,才能进一步解释蛋白 B 的共沉淀结果。

8.2 判断蛋白 B 是否发生共沉淀

随后使用抗蛋白 B 抗体检测同一批样本。

下面展示一个理想化的 Western Blot 结果。

理想化 Co-IP 免疫印迹示意图。上方检测诱饵蛋白 A,下方检测候选蛋白 B。

观察蛋白 B 的条带。如果它出现在 Input 和 IP:A 组中,而 IgG 对照没有相应条带,说明 B 随着 A 一起被富集。

如果 IgG 对照也出现与 IP:A 组接近的蛋白 B 信号,就需要排查 B 是否容易与磁珠、IgG 或其他组分发生非特异性结合。

对于内源性 Co-IP,条带可能较弱。由于蛋白相互作用本身可能只发生在部分细胞、部分蛋白或特定刺激条件下,IP:B 的信号强度也可能显著低于 Input 中的强表达蛋白。

8.3 Co-IP 结果定量

如果要比较不同处理组之间蛋白相互作用的变化,建议使用 ImageJ 或 Fiji 对处于线性检测范围内的免疫印迹条带进行灰度分析。

对于每个样本,先扣除局部背景,再分别测量 IP 样本中的蛋白 A 与蛋白 B 信号。

一种常用的初步指标是:

RIP = IB,IP / IA,IP

该比值有助于评估单位诱饵蛋白所关联的候选蛋白信号。

但如果实验处理显著改变了 A 或 B 在细胞中的表达水平,仅比较 IP 中的 B/A 比值可能会产生误判。

此时应同时检查 Input 中的 A 和 B,确认两种蛋白的表达是否发生变化,并在必要时进行 Input 校正。

还要注意,抗体表位暴露程度、免疫沉淀效率和检测信号的非线性变化,都会影响最终灰度比值。因此,这些结果一般应作为相对共沉淀指标。

09 常见问题与解决办法
9.1 IP 组检测不到诱饵蛋白 A

先检查 Input。

如果 Input 中也检测不到 A,说明需要回到细胞表达或蛋白提取环节。

如果 Input 有清晰的 A 条带,而 IP 中完全没有,就要重点检查 IP 抗体和磁珠捕获效率。

可以保留 IP 后上清,比较 A 在 IP 前后的含量。如果大部分 A 仍留在上清中,说明捕获步骤可能效率不足。

建议优先使用经过免疫沉淀验证的抗体,并确认抗体宿主及亚型与磁珠匹配。

9.2 蛋白 A 沉淀成功,但检测不到蛋白 B

这种情况需要考虑多种可能。

蛋白 B 可能在当前细胞状态下与 A 结合较少,也可能因为裂解液盐浓度、去污剂浓度或洗涤条件导致复合物解离。

可以先检查 Input 中 B 的表达情况,再测试更温和的裂解及洗涤条件,例如将 Triton X-100 从 0.5% 降至 0.1%–0.3%,并比较不同条件的效果。

如果研究对象是短暂、刺激依赖性或膜相关相互作用,还需要确认细胞处理时间和蛋白提取方式是否适合目标复合物。

9.3 IgG 对照中也出现明显的蛋白 B 信号

当 IgG 组和 IP:A 组都出现 B 条带时,建议检查磁珠是否存在较强的非特异性吸附。

可以适当增加预清除步骤,或者测试更严格的洗涤条件。

对于盐浓度优化,建议从 150 mM NaCl 起步,比较 200 mM 和 300 mM 条件下的背景与目的蛋白回收量。

洗涤条件变严格后,应同步检测 IP:A 中的 A 与 B。这样才能判断背景下降的同时,特异性复合物是否也出现了损失。

9.4 WB 出现 25 kDa 或 50 kDa 的强条带

如果目的蛋白刚好位于 25 kDa 或 50 kDa 附近,需要警惕免疫沉淀抗体轻链和重链产生的干扰。

常规还原性 SDS 上样条件可使 IgG 分离成约 25 kDa 轻链和约 50 kDa 重链。

对于这一问题,可以选择识别天然构象 IgG 的专用二抗、轻链特异性检测体系,或者将 IP 抗体共价交联在磁珠上。

9.5 不同生物学重复之间结果波动较大

记录每次收样的细胞融合度、细胞数量、BCA 测定结果、抗体批次及磁珠用量。

同时固定裂解时间、免疫沉淀时间和洗涤条件。

例如,一次实验采用 150 mM NaCl、4 次洗涤,另一次实验改为 300 mM NaCl、6 次洗涤,即使使用同一种细胞和抗体,两次测得的蛋白 B 信号也可能出现较大差异。

因此,正式比较不同生物学条件时,应尽量使用经过预实验确认的一致流程。

10 实验注意事项

注意

维持低温条件。

从细胞裂解到磁珠洗涤,尽量保持样本处于 4°C 或冰上。

低温能够减缓蛋白降解,同时有助于维持部分蛋白复合物的稳定性。

注意

使用适合 Co-IP 的裂解体系。

目标蛋白的定位和相互作用性质会影响裂解液选择。

核蛋白、膜蛋白以及依赖金属离子的蛋白复合物,应分别验证提取效率与互作保留情况。

注意

避免磁珠损失。

每次使用磁力架时,等待磁珠充分聚集后再吸取上清。

吸头不要直接刮擦磁珠团块,尤其是最后一次去除洗涤液时。

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AIBio实验室 | 某不知名研究生的生物医工小树洞 专注生物医药交叉领域前沿论文解读与技术分享,偶尔掉落科研AI提示词和自动化工具干货~ 为了对抗拖延症而更新,欢迎来唠嗑科研日常!
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