IP Q & A
免疫沉淀,免疫共沉淀(Co-immunoprecipitation,CO-IP)和染色质免疫沉淀(Chromation immunoprecipitation,CH

免疫共沉淀(Co-Immunoprecipitation)是以抗体和抗原之间的专一性作用为基础的用于研究蛋白质相互作用的经典方法,是确定两种蛋白质是否在生理条件下有相互作用的有效方法。其原理是:当细胞在非变性条件下被裂解时,完整细胞内存在的许多蛋白质-蛋白质间的相互作用被保留了下来。如果用蛋白质X的抗体免疫沉淀X,那么与X在体内结合的蛋白质Y也能沉淀下来。这种方法常用于测定两种目标蛋白质是否在体内结合;也可用于确定一种特定蛋白质的新的作用蛋白。

染色质免疫沉淀(Chromatin immunoprecitation,ChIP)是研究体内DNA与蛋白质相互作用的重要工具。它的基本原理是在生理状态下把细胞内的蛋白质和DNA交联在一起,超声波将其打碎为一定长度范围内的染色质小片段,然后通过所要研究的目的蛋白质特异性抗体沉淀此复合物,特异性地富集目的蛋白结合的DNA片段,通过对目的片断进行PCR检测,可以知道目的蛋白与那些基因作用。

RNA免疫沉淀是研究体内RNA与蛋白质相互作用的重要手段。它的基本原理是在生理状态下针对可以结合RNA的蛋白质进行免疫沉淀,然后通过分离抗体-Protein A/G beads复合物中的RNA成份,最后通过基因芯片或者其它手段检测目的RNA。

由此可见,CO-IP和CHIP以及RIP都是基于IP的基本原理去实现不同的研究目的,CO-IP主要是研究目的蛋白X和与之发生相互作用的蛋白Y之间的作用关系;而CHIP主要是研究目的蛋白X和与之发生相互作用的DNA片段Y之间的作用关系;RIP主要是研究RNA结合蛋白和RNA之间的结合。这也就决定了在进行IP,CO-IP和CHIP以及RIP实验时时操作步骤和涉及的缓冲液配方都有所不同。

免疫沉淀,免疫共沉淀,染色质免疫沉淀和RNA免疫沉淀在实验操作中所要注意的关键点的主要区别是什么?

免疫沉淀:因为免疫沉淀的目的主要是通过抗体和目的蛋白相互作用从而捕获目的蛋白,所以实验中要注意的关键点是抗体和目的蛋白相互作用的效果。其主要受抗体的结合能力,目的蛋白和抗体的可接触性两个因素影响。所以免疫沉淀实验中的关键因素是抗体的选择以及裂解缓冲液中的配方。对于前者而言,抗体所针对的作用表位必须处于目的蛋白表面,对抗体结合力的要求和免疫印迹或者免疫荧光相比要高得多;对于后者而言,主要考虑因素是缓冲液中的去垢剂成分能否在不破坏目的蛋白天然构象的情况下(不影响目的蛋白和抗体的相互作用效果)将目的蛋白从细胞局部定位(比如位于某些细胞器中)中有效释放出来。

免疫共沉淀:免疫共沉淀的目的是通过抗体和目的蛋白的相互作用从而捕获目的蛋白复合物,最终检测目的蛋白复合物中各成分之间的相互作用。所以实验中要注意的关键点和免疫沉淀相比,除了要注意抗体和目的蛋白相互作用的效果外,还要注意目的蛋白复合物的完整性。后者主要考虑因素是缓冲液中的去垢剂成分能否在有效释放目的蛋白复合物进入可溶相的情况下不破坏目的蛋白复合物中各成分之间的相互作用。所以,免疫共沉淀实验中的关键因素除了抗体的选择外,裂解缓冲液配方中的去垢剂的成分和浓度对免疫共沉淀实验的成功与否至关重要,其选择相比免疫沉淀实验而言,要求更严格。

染色质免疫共沉淀:染色质免疫沉淀的主要目的通过抗体和目的蛋白的相互作用从而捕获和目的蛋白有相互作用的DNA片段,最终检测目的蛋白和DNA片段的相互作用。因此,实验中要注意的关键点和前二者(免疫沉淀和免疫共沉淀)有所不同。因为在实验中中蛋白质-DNA复合物的维持需要依靠多聚甲醛的交联作用,所以目的蛋白的许多表面表位也在交联过程中丧失。因此,除了后续的基本操作和免疫沉淀以及免疫共沉淀有些许不同,有额外需要注意的是向外,其对抗体的要求要比免疫沉淀和免疫共沉淀高得多,相对而言,裂解缓冲液的成份并不是关键因素。

免疫共沉淀和GST-Pull down有什么区别?
免疫共沉淀实验由于在非变性实验条件性进行,这样蛋白质之间的天然相互作用得以最大程度的保留,因此可以比较真实的反应蛋白质之间的相互作用。但也基于此点,免疫共沉淀并不能显示蛋白质之间的相互作用是直接还是间接的,因为通过目的蛋白抗体共沉淀下来的是一个蛋白复合物,而不仅仅是和目的蛋白直接相互作用的蛋白。而GST-Pull down实验可以通过体外实验条件,去除其它蛋白的影响,从而确定目的蛋白和待检测蛋白是否可以发生直接相互作用。
免疫沉淀,免疫共沉淀和RNA免疫沉淀以及染色质免疫沉淀一般都用于什么实验目的?
 

实验名称

研究目的

研究用途

备注

免疫沉淀

研究目的蛋白的理化特性

蛋白纯化

利用抗体和抗原的特异性结合达到纯化抗原的目的

去除目的蛋白

利用抗体和抗原的特异性结合达到从含有抗原的反应液中去除

优化免疫印迹(WB)效果

通过IP可以对目的抗原进行富集(最高可以富集10000倍),然后进行WB。由于对目的抗原进行了富集,提高了抗原浓度,这样可以解决许多抗体WB实验效果不好(包括特异性不好和背景严重)的问题

测定蛋白修饰位点信息

可以通过免疫沉淀纯化抗原去进行质谱鉴定从而测定蛋白的修饰位点的信息(磷酸化,甲基化,乙酰化和糖链修饰等)

测定蛋白的降解速度

通过免疫沉淀纯化经由放线菌酮处理的细胞样品中的抗原再通过WB测定不同样品中目的抗原的含量;或者对细胞进行同位素脉冲标记然后进行免疫沉淀实验再通过放射自显影测定目的抗原的含量

测定酶活

经免疫沉淀纯化待测酶后再进行酶活测定(包括激酶测定等)

免疫共沉淀

研究蛋白与蛋白的相互作用

寻找新的相互作用蛋白

经由免疫共沉淀然后通过质谱或者WB鉴定新的相互作用蛋白

验证目的蛋白和待测蛋白是否有相互作用

经由免疫共沉淀然后通过使用待测蛋白的抗体进行WB实验可以确定目的蛋白和待测蛋白是否有相互作用

染色质免疫沉淀

研究蛋白与DNA的相互作用

研究蛋白与DNA的动态作用

通过对经由免疫共沉淀而得到的DNA片段进行PCR实验可以获得DNA片段的序列信息以及目的蛋白与DNA之间的动态作用信息

研究组蛋白的各种共价修饰与基因表达之间的关系

通过使用针对组蛋白不同修饰位点的抗体进行染色质免疫沉淀实验去检测组蛋白的不同修饰状态和目的基因启动子之间的动态相互作用,从而研究组蛋白修饰与目的基因表达之间的关系

研究蛋白与RNA的相互作用

基于CHIP的原理发展出来的RIPRNA-IP)技术可以用来研究目的蛋白与RNA之间的相互作用信息

我该选择什么样的抗体做免疫沉淀,免疫共沉淀和RNA免疫沉淀以及染色质免疫沉淀?

在所有免疫沉淀相关实验中,抗原的起始浓度相对其它免疫相关实验(WB和IF等)要低得多,所以对抗体的亲和力相对其它实验(WB和IF等)提出了很高的要求,这就需要使用高亲和力的抗体去进行免疫沉淀相关实验。同时,由于免疫沉淀相关实验主要是在生理条件性进行,所以需要抗体识别蛋白的天然表面构象,因此选择的抗体其针对的抗原决定蔟需要暴露在蛋白表面。这些因素对制备能成功应用于IP实验的抗体提出了很高的要求:

a. 用于免疫的蛋白抗原其构象需要尽量接近目的蛋白的天然构象或者用于免疫的多肽尽量暴露在目的蛋白的表面。获得接近天然构象的蛋白抗原的途径有很多,主要有天然提取,原核表达重组蛋白以及真核表达重组蛋白三种方式。这其中,就蛋白构象角度而言,天然提取是最佳途径,但这种方法受材料来源限制和纯化方法复杂等多因素影响,一般很少采用。原核表达因为成本低廉,操作方便最为受欢迎,但其受表达环境与大部分蛋白天然存在环境差别巨大,构象失真情况严重,抗原的构象质量有严重问题。大规模瞬时真核表达是近期新兴的表达系统,具有表达环境接近天然,操作方便等诸多优点,是获取具有天然构象蛋白抗原的首选工具。
b. 亲和力要比普通的抗体应用要求高得多。多克隆抗体由于可以结合目的抗原的多个抗原决定簇,所以在亲和力方面是首选。但考虑到特异性,获得单克隆抗体群是更好的选择。具体优缺点总结如下表。

 

多克隆抗体

单克隆抗体

单克隆抗体群(由一个免疫原产生的多个单克隆抗体混合物)

抗体抗原作用信号强度

极佳

由抗体的亲和力决定(极佳或者极弱)

极佳

特异性

通常很好,但有时会有非特异性相互作用

极佳,但有时会有交叉反应

极佳(由于选择可以进行IP且没有交叉反应的抗体组成单克隆抗体群)

优点

亲和力高(由于抗体可以与目的蛋白的多个抗原决定蔟相互作用)

特异性好,且可以无限量供应

特异性好,亲和力高(由于选择可以进行IP且没有交叉反应的抗体组成单克隆抗体群)

缺点

非特异性相互作用很难去除

需要筛选亲和力高的抗体;抗原表位可能会被相互作用蛋白遮蔽

能够筛选得到的符合条件的单克隆并不多,所以单克隆抗体群也就不容易获得

免疫沉淀效果

极佳(由于亲和力高)

由抗体的亲和力决定(极佳或者极弱)

极佳(由于选择可以进行IP且没有交叉反应的抗体组成单克隆抗体群)

免疫共沉淀效果

通常很好,但有时非特异性相互作用会带来假阳性

由抗体的亲和力决定和抗原表位是否被相互作用蛋白遮蔽决定(极佳或者极弱)

极佳(由于选择可以成功进行IP且没有交叉反应的抗体组成单克隆抗体群)

染色质免疫沉淀效果

通常很好,但有时非特异性相互作用会带来假阳性

由抗体的亲和力决定和抗原表位是否被遮蔽或者以及抗原表位是否被交联实验所破坏决定(极佳或者极弱)

极佳(由于选择可以成功进行IP且没有交叉反应的抗体组成单克隆抗体群)