A. 免疫学中elsa是什么意思
酶联免疫吸附剂测定(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)
基本原理
1971年Engvall和Perlmann发表了酶联免疫吸附剂测定(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)用于IgG定量测定的文章,使得1966年开始用于抗原定位的酶标抗体技术发展成液体标本中微量物质的测定方法。这一方法的基本原理是:①使抗原或抗体结合到某种固相载体表面,并保持其免疫活性。②使抗原或抗体与某种酶连接成酶标抗原或抗体,这种酶标抗原或抗体既保留其免疫活性,又保留酶的活性。在测定时,把受检标本(测定其中的抗体或抗原)和酶标抗原或抗体按不同的步骤与固相载体表面的抗原或抗体起反应。用洗涤的方法使固相载体上形成的抗原抗体复合物与其他物质分开,最后结合在固相载体上的酶量与标本中受检物质的量成一定的比例。加入酶反应的底物后,底物被酶催化变为有色产物,产物的量与标本中受检物质的量直接相关,故可根据颜色反应的深浅刊物定性或定量分析。由于酶的催化频率很高,故可极大地地放大反应效果,从而使测定方法达到很高的敏感度。
方法类型和操作步骤
ELISA可用于测定抗原,也可用于测定抗体。在这种测定方法中有3种必要的试剂:①固相的抗原或抗体,②酶标记的抗原或抗体,③酶作用的底物。根据试剂的来源和标本的性状以及检测的具备条件,可设计出各种不同类型的检测方法。
(一)双抗体夹心法
双抗体夹心法是检测抗原最常用的方法,操作步骤如下:
(1)将特异性抗体与固相载体连接,形成固相抗体:洗涤除去未结合的抗体及杂质。
(2)加受检标本:使之与固相抗体接触反应一段时间,让标本中的抗原与固相载体上的抗体结合,形成固相抗原复合物。洗涤除去其他未结合的物质。
(3)加酶标抗体:使固相免疫复合物上的抗原与酶标抗体结合。彻底洗涤未结合的酶标抗体。此时固相载体上带有的酶量与标本中受检物质的量正相关。
(4)加底物:夹心式复合物中的酶催化底物成为有色产物。根据颜色反应的程度进行该抗原的定性或定量。
根据同样原理,将大分子抗原分别制备固相抗原和酶标抗原结合物,即可用双抗原夹心法测定标本中的抗体。
(二)双位点一步法
在双抗体夹心法测定抗原时,如应用针对抗原分子上两个不同抗原决定簇的单克隆抗体分别作为固相抗体和酶标抗体,则在测定时可使标本的加入和酶标抗体的加入两步并作一步(图15-5)。这种双位点一步不但简化了操作,缩短了反应时间,如应用高亲和力的单克隆抗体,测定的敏感性和特异性也显着提高。单克隆抗体的应用使测定抗原的ELISA提高到新水平。
在一步法测定中,应注意钩状效应(hookeffect),类同于沉淀反应中抗原过剩的后带现象。当标本中待测抗原浓度相当高时,过量抗原分别和固相抗体及酶标抗体结合,而不再形成夹心复合物,所得结果将低于实际含量。钩状效应严重时甚至可出现假阴性结果。
(三)间接法测抗体
间接法是检测抗体最常用的方法,其原理为利用酶标记的抗抗体以检测已与固相结合的受检抗体,故称为间接法。操作步骤如下:
(1)将特异性抗原与固相载体连接,形成固相抗原:洗涤除去未结合的抗原及杂质。
(2)加稀释的受检血清:其中的特异抗体与抗原结合,形成固相抗原抗体复合物。经洗涤后,固相载体上只留下特异性抗体。其他免疫球蛋白及血清中的杂质由于不能与固相抗原结合,在洗涤过程中被洗去。
(3)加酶标抗抗体:与固相复合物中的抗体结合,从而使该抗体间接地标记上酶。洗涤后,固相载体上的酶量就代表特异性抗体的量。例如欲测人对某种疾病的抗体,可用酶标羊抗人IgG抗体。
(4)加底物显色:颜色深度代表标本中受检抗体的量。
本法只要更换不同的固相抗原,可以用一种酶标抗抗体检测各种与抗原相应的抗体。
(四)竞争法
竞争法可用于测定抗原,也可用于测定抗体。以测定抗原为例,受检抗原和酶标抗原竞争与固相抗体结合,因此结合于固相的酶标抗原量与受检抗原的量呈反比。操作步骤如下:
(1)将特异抗体与固相载体连接,形成固相抗体。洗涤。
(2)待测管中加受检标本和一定量酶标抗原的混合溶液,使之与固相抗体反应。如受检标本中无抗原,则酶标抗原能顺利地与固相抗体结合。如受检标本中含有抗原,则与酶标抗原以同样的机会与固相抗体结合,竞争性地占去了酶标抗原与固相载体结合的机会,使酶标抗原与固相载体的结合量减少。参考管中只加酶标抗原,保温后,酶标抗原与固相抗体的结合可达最充分的量。洗涤。 (3)加底物显色:参考管中由于结合的酶标抗原最多,故颜色最深。参考管颜色深度与待测管颜色深度之差,代表受检标本抗原的量。待测管颜色越淡,表示标本中抗原含量越多。
(五)捕获法测IgM抗体
血清中针对某些抗原的特异性IgM常和特异性IgG同时存在,后者会干扰IgM抗体的测定。因此测定IgM抗本多用捕获法,先将所有血清IgM(包括异性IgM和非特异性IgM)固定在固相上,在去除IgG后再测定特异性IgM。操作步骤如下:
(1)将抗人IgM抗体连接在固相载体上,形成固相抗人IgM。洗涤。
(2)加入稀释的血清标本:保温反应后血清中的IgM抗体被固相抗体捕获。洗涤除去其他免疫球蛋白和血清中的杂质成分。
(3)加入特异性抗原试剂:它只与固相上的特异性IgM结合。洗涤。
(4)加入针对特异性的酶标抗体:使之与结合在固相上的抗原反应结合。洗涤。
(5)加底物显色:如有颜色显示,则表示血清标本中的特异性IgM抗体存在,是为阳性反应。
(六)应用亲和素和生物素的ELISA
亲和素是一种糖蛋白,可由蛋清中提取。分子量60kD,每个分子由4个亚基组成,可以和4个生物素分子亲密结合。现在使用更多的是从链霉菌中提取的链霉和素(strepavidin)。生物素(biotin)又称维生素H,分子量244.31,存在于蛋黄中。用化学方法制成的衍生物,生物素-羟基琥珀亚胺酯(biotin-hydroxysuccinimide,BNHS)可与蛋白质、糖类和酶等多种类型的大小分子形成生物素化的产物。亲和素与生物素的结合,虽不属免疫反应,但特异性强,亲和力大,两者一经结合就极为稳定。由于1个亲和素分子有4个生物素分子的结合位置,可以连接更多的生物素化的分子,形成一种类似晶格的复合体。因此把亲和素和生物素与ELIS偶联起来,就可大提高ELISA的敏感度。
亲和素-生物素系统在ELISA中的应用有多种形式,可用于间接包被,亦可用于终反应放大。可以在固相上先预包被亲和素,原用吸附法包被固相的抗体或抗原与生物素结合,通过亲和素-生物素反应而使生物素化的抗体或抗在相化。这种包被法不仅可增加吸附的抗体或抗原量,而且使其结合点充分暴露。另外,在常规ELISA中的酶标抗体也可用生物素化的抗体替代,然后连接亲和素-酶结合物,以放大反应信号。
ELISA 普遍用作非放射性同位素的成键化验. 在这种方法中, 通常标准配体是固定的, 通过加入溶液相受体或蛋白质来使之成键. 通过加入与受体特异性反应的抗体来定量成键的受体, 而且最初抗体的量以加入第二种能显色的抗体测量. 第二种抗体能识别抗体的末端, 在其末端的碱性磷酸酯或过氧化物酶等与酶发生反应, 从而使溶液显色.
B. 用亲和素可以检测生物素的标记效率吗
用亲和素可以检测生物素的标记效率
BAS-ELISA是在常规ELISA原理的基础上,结合生物素(B)与亲和素(A)间的高度放大作用,而建立的一种检测系统。生物素很易与蛋白质(如抗体等)以共价键结合。这样,结合了酶的亲和素分子与结合有特异性抗体的生物素分子产生反应,既起到了多级放大作用,又由于酶在遇到相应底物时的催化作用而呈色,达到检测未知抗原(或抗体)分子的目的。
BAS用于检测的基本方法可分为三大类。
第一类是标记亲和素连接生物化大分子反应体系,称BA法,或标记亲和素生物素法(LAB)。
第二类以亲和素两端分别连接生物素化大分子反应体系和标记生物素,称为桥联亲和素-生物素法(BRAB)。
第三类是将亲和素与酶标生物素共温形成亲和素-生物素-过氧化物酶复合物,再与生物素化的抗抗体接触时,将抗原-抗体反应体系与ABC标记体系连成一体,称为ABC法。这一方法可以将微量抗原的信号放大成千上万倍,以便于检测。 亲和层析是将具有特殊结构的亲和分子制成固相吸附剂放置在层析柱中,当要被分离的蛋白混合液通过层析柱时,与吸附剂具有亲和能力的蛋白质就会被吸附而滞留在层析柱中。那些没有亲和力的蛋白质由于不被吸附,直接流出,从而与被分离的蛋白质分开,然后选用适当的洗脱液, 改变结合条件将被结合的蛋白质洗脱下来。
C. 常见的融合蛋白表达标签有哪些呢
在重组蛋白中,常常将目的蛋白N端或C端与其他特定蛋白、多肽或寡肽标签进行融合表达,形成既能保留天然蛋白的大部分结构,又能实现增溶,防降解,促进分泌,便于纯化的功能;本文简要介绍生物药研发生产过程中常见的融合蛋白标签;
一、纯化标签
His标签
His标签是当前最流行的标签蛋白。His标签是指六个组氨酸残基组成的融合标签,可插入在目的蛋白的C末端或N末端。当某一个标签的使用,一是能构成表位利于检测;二是构成独特的结构特征(结合配体)利于纯化。其特点可总结为以下几点:
1.标签的分子量小,只有~0.84KD,而GST和蛋白A分别为~26KD和~30KD,一般不影响目标蛋白的功能;2.His标签融合蛋白可以在非离子型表面活性剂存在的条件下或变性条件下纯化,前者在纯化疏水性强的蛋白得到应用,后者在纯化包涵体蛋白时特别有用,用高浓度的变性剂溶解后通过金属螯和亲和层析去除杂蛋白,使复性不受其它蛋白的干扰,或进行金属螯和亲和层析复性; 3.His标签融合蛋白也被用于蛋白质-蛋白质、蛋白质-DNA相互作用研究;4.His标签免疫原性相对较低,可将纯化的蛋白直接注射动物进行免疫制备抗体;
5.可应用于多种表达系统,纯化的条件温和;
6.可以和其它的亲和标签一起构建双亲和标签。
纯化:组氨酸残基侧链与固态的镍有强烈的吸引力,可用于固定化金属螯合层析(IMAC),对重组蛋白进行分离纯化。
GST标签
GST(谷胱甘肽巯基转移酶) 标签蛋白本身是一个在解毒过程中起到重要作用的转移酶,它的天然大小为26KD。将它应用在原核表达的原因大致有两个,一个是因为它是一个高度可溶的蛋白,希望可以利用它增加外源蛋白的可溶性;另一个是它可以在大肠杆菌中大量表达,起到提高表达量的作用。结合的融合蛋白在非变性条件下用10mM 还原型谷胱甘肽洗脱。在大多数情况下,融合蛋白在水溶液中是可溶的,并形成二聚体。GST标签可用酶学分析或免疫分析很方便的检测。标签有助于保护重组蛋白免受胞外蛋白酶的降解并提高其稳定性。在大多数情况下GST融合蛋白是完全或部分可溶的。
纯化:该表达系统表达的GST标签蛋白可直接从细菌裂解液中利用含有还原型谷胱甘肽琼脂糖凝胶亲和树脂进行纯化。GST标签蛋白可在温和、非变性条件下洗脱,因此保留了蛋白的抗原性和生物活性。GST在变性条件下会失去对谷胱甘肽树脂的结合能力,因此不能在纯化缓冲液中加入强变性剂如:盐酸胍或尿素等。如果要去除GST融合部分,可用位点特异性蛋白酶切除。
MBP标签
MBP(麦芽糖结合蛋白)标签蛋白大小为40kDa,由大肠
杆菌K12的malE基因编码。MBP可增加在细菌中过量表达的融合蛋白的溶解性,尤其是真核蛋白。MBP标签可通过免疫分析很方便地检测。有必要用位点专一的蛋白酶切割标签。如果蛋白在细菌中表达,MBP可以融合在蛋白的N端或C端。
纯化:融合蛋白可通过交联淀粉亲和层析一步纯化。结合的融合蛋白可用10mM麦芽糖在生理缓冲液中进行洗脱。结合亲和力在微摩尔范围。一些融合蛋白在0.2% Triton X-100或0.25% Tween 20存在下不能有效结合,而其他融合蛋白则不受影响。缓冲条件为pH7.0到8.5,盐浓度可高达1M,但不能使用变性剂。如果要去除MBP融合部分,可用位点特异性蛋白酶切除。
FLAG标签
FLAG标签蛋白为8个氨基酸(DYKDDDDK)的融合多肽,同时载体中构建的Kozak序列使得带有FLAG的融合蛋白在真核表达系统中表达效率更高。
纯化:FLAG作为融合表达标签,其通常不会与目的蛋白相互作用并且通常不会影响目的蛋白的功能、性质;融合FLAG的目的蛋白,可以直接通过FLAG进行亲和层析,此层析为非变性纯化,可以纯化有活性的融合蛋白,并且纯化效率高。FLAG还作为标签蛋白,可以被抗FLAG的抗体识别,这样就方便通过Western Blot、ELISA等方法对含有FLAG的融合蛋白进行检测、鉴定。.融合在N端的FLAG,其可以被肠激酶切除(DDDK),从而得到特异的目的蛋白。
Avi 标签
AviTag标签蛋白是一个15 个氨基酸的短肽,具有一个单生物素化赖氨酸位点,与已知天然可生物素化序列完全不同,可以加在目标蛋白的N端和C端。融合表达后,可被生物素连接酶生物素化,为了纯化重组蛋白选用低亲和性的单体抗生物素蛋白或抗生物素蛋白衍生物;
特点:1.无论在体外或者体内,几乎所有的蛋白都可以在一个独特的Avi Tag位点轻易且有效地被生物素化;
2.生物素化是通过酶和底物的反应来实现,反应条件相当温和而且标记的专一性极高; 3.生物素AviTag只有15个氨基酸,对蛋白空间结构的影响非常小。
SUMO标签
SUMO标签蛋白是一种小分子泛素样修饰蛋白(Small ubiquitin-likemodifier),是泛素(ubiquitin)类多肽链超家族的重要成员之一。在一级结构上,SUMO与泛素只有18%的同源性,然而两者的三级结构及其生物学功能却十分相似。研究发现SUMO可以作为重组蛋白表达的融合标签和分子伴侣,不但可以进一步提高融合蛋白的表达量,且具有抗蛋白酶水解以及促进靶蛋白正确折叠,提高重组蛋白可溶性等功能。
Halo Tag
HaloTag标签蛋白是一种脱卤素酶的遗传修饰衍生物,可与多种合成的HaloTag配基有效地共价结合。这个分子量为33KDa的单体蛋白能融合在重组蛋白的N端或C 端,并在原核和真核系统中表达。HaloTag配基是小分子化学物,能够在体外或体内与HaloTag蛋白共价结合。
SNAP Tag
是新一代的蛋白标签技术,不仅专一性极高而且稳定,最大的优点是适用于多种环境下的蛋白质检测与纯化,如活细胞内、溶液中、或固态相(如SDS-PAGE gels)等。
SNAP-Tag是从人的O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移(O6-alkylguanine-DNA-alkyltransferase)获得。无论体内还是体外,SNAP-Tag都能与底物高特异性地共价结合,使蛋白标记上生物素或荧光基团(如荧光素和若丹明)。SNAP所带的活性巯基位点接受了苯甲基鸟嘌呤所携带的侧链苯甲基基团,释放出了鸟嘌呤。这种新的硫醚键共价结合使SNAP所带的目的蛋白携带上了苯甲基基团所带的标记物。苯甲基鸟嘌呤在生化条件下稳定,并且没有其他蛋白会和这类物质作用,所以SNAP标签反应是高特异的。
纯化 :将纯化的或未纯化的SNAP-Tag融合蛋白与表面固定了苯甲基鸟嘌呤的基质混合,蛋白即可特异与底物作用,形成共价键,融合蛋白间接被固定在了基质表面上,可以达到更方便快捷地研究蛋白功能或纯化蛋白的目的。
二、报告标签
c-Myc标签
C-Myc标签蛋白,是一个含11个氨基酸的小标签,标签序列Glu-Gln-Lys-Leu-Ile-Ser-Glu-Glu-Asp-Leu,这11个氨基酸作为抗原表位表达在不同的蛋白质框架中仍可识别其相应抗体。C-Myc tag已成功应用在 Western-blot杂交技术、免疫沉淀和流式细胞计量术中, 可用于检测重组蛋白质在靶细胞中的表达。
HA标签
HA标签蛋白,标签序列YPYDVPDYA,源于流感病毒的红细胞凝集素表面抗原决定簇,9个氨基酸,对外源靶蛋白的空间结构影响小, 容易构建成标签蛋白融合到N端或者C端。
常用Anti-HA抗体检测和ELISA检测。
荧光素酶
来源于生物体内的荧光素,常见的有萤火虫荧光素酶、海肾荧光素酶和Guassia荧光素酶。这些荧光素酶作为“报告蛋白”被用于分子生物学研究中,这种技术被称为报告基因检测法或萤光素酶检测法(Luciferase Assay)。跟普通融合蛋白标签不同,使用荧光素酶构建的报告基因可用作目的基因的定量分析。因此常用于研究启动子、miRNA 3'UTR克隆的功能与调控,因为它们对目的基因的调控可以是渐变的,而不是简单的开和关两种状态。
优点:灵敏度高,检测幅度宽;不是哺乳动物细胞内源性基因;重复性好;与HTS兼容等。萤火虫和海肾荧光素酶已经被广泛应用于协同报告并进行均一化研究。由于它们都是快速,容易和高灵敏的监测方法。而且萤火虫和海肾荧光素酶是理想的双基因报告系统,因为它们来源于不同的生物进化方向,蛋白结构和底物差异都很大,在实验中不会产生相互影响。
荧光标签蛋白
包括eGFP/eCFP/eYFP/eCherry,具有不同的激发波长发射波长,均由野生型荧光蛋白通过氨基酸突变和密码子优化而来。就eGFP而言,相对于GFP,其荧光强度更强、荧光性质更稳定。同时载体中构建的Kozak序列使得含有eGFP的融合蛋白在真核表达系统中表达效率更高。mCherry是从DsRed演化来的性能最好的一个单体红色荧光蛋白,可以和GFP系列荧光蛋白共用,实现多色标记体内、外实验表明,mCherry在N端和C端融合外源蛋白时,荧光蛋白活性和被融合的目标蛋白功能相互没有明显影响。这些荧光标签蛋白,其融合表达目的蛋白后具有以下优点:
1.不用破碎组织细胞和不加任何底物,直接通过荧光显微镜就能在活细胞中发出绿色荧光,实时显示目的基因的表达情况,而且荧光性质稳定,被誉为活细胞探针。
2.其自发荧光,不需用目的基因的抗体或原位杂交技术就可推知目的基因在细胞中的定位等情况。
3.同时细胞内的其它产物不会干扰标签蛋白检测,从而使其检测更显得快速、简便、灵敏度高而且重现性。
4.其低消耗、高灵敏度检测,十分适用于高通量的药物筛选。因此现eGFP 表达标签被广泛地应用于基团表达调控、转基因功能研究、蛋白在细胞中的功能定位、迁移变化及药物筛选等方面。
5.mCherry红色荧光蛋白在标记病毒颗粒,研究病毒和宿主细胞之间更有得天独厚的优势。如用mRFP或mCherry标记HIV病毒颗粒,研究HIV和宿主细胞问的相互作用以及HIV侵染宿主细胞的过程.用mRFP标记慢病毒颗粒,研究慢病毒在小鼠体内的复制过程等。
D. 生物素化抗体
在做western blot或免疫组化时我们常使用一抗二抗来放大、显示抗原,用酶或荧光标记二抗。生物素化的抗体,是在抗体上连接生物素(biotin),生物素能和亲和素(avitin)特异性高亲和性结合,亲和力是抗原抗体结合的一万倍,而且一个avitin可以结合四个biotin,这样又起到级联放大的作用。所以能更加灵敏的显示微量抗原。这种方法也叫亲和免疫组化。
E. 什么是生物素化的DNA
就是用生物素标记的DNA,可用来作探针
F. repeat-associated small RNAs是什么意思,
研究发现,部分small RNA来源于高重复区域或转座子区,它们会与不同的Argonaute蛋白结合并且参与一些重要的生物学过程,例如DNA甲基化和转座子的调控。这些small RNA被称作重复序列相关的small RNA (repeat-associated small RNAs)。