1、凝膠遷移或電泳遷移率實驗（EMSA）可以：（1）研究DNA結合蛋白和其相關的DNA結 合序列相互作用；（2）可用于DNA定性和定量分析；（3）用于研究RNA結合蛋白和特定 的RNA序列的相互作用。實驗方法原理凝膠遷移或電泳遷移率實驗（EMSA-electrophoretic mobility shift assay）是一種研究DNA結 合蛋白和其相關的DNA結合序列相互作用的技術，可用于定性和定量分析。這一技術最初 用于研究DNA結合蛋白，目前已用于研究RNA結合蛋白和特定的RNA序列的相互作用。通常將純化的蛋白和細胞粗提液和32P同位素標記的DNA或RNA探針一同保溫，在非變 性的聚丙烯凝膠

2、電泳上，分離復合物和非結合的探針。DNA-復合物或RNA-復合物比非結 合的探針移動得慢。同位素標記的探針依研究的結合蛋白的不同，可是雙鏈或者是單鏈。當 檢測如轉錄調控因子一類的DNA結合蛋白，可用純化蛋白，部分純化蛋白，或核細胞抽提 液。在檢測RNA結合蛋白時，依據目的RNA結合蛋白的位置，可用純化或部分純化的蛋 白，也可用核或胞質細胞抽提液。競爭實驗中采用含蛋白結合序列的DNA或RNA片段和 寡核甘酸片段（特異），和其它非相關的片段（非特異），來確定DNA或RNA結合蛋白的 特異性。在競爭的特異和非特異片段的存在下，依據復合物的特點和強度來確定特異結合。試劑、試劑盒Y-32PATPT4多聚

3、核甘酸激酶Nuclease-Free WaterT4多聚核甘酸激酶緩沖液醋酸銨TE 無水乙醇TBE buffer重蒸水甲叉雙丙烯酰胺丙烯酰胺甘油過硫酸銨TEMED（四甲基乙二胺） EMSA Gel-Shift結合緩沖液澳酚藍儀器、耗材水浴鍋PCR儀離心機電泳儀電泳槽實驗步驟一、探針的標記1.如下設置探針標記的反應體系：（1）待標記探針（1.75 pmol/微升）：2微升。（2）T4 Polynucleotide Kinase Buffer （10X） ： 1 微升。（3）Nuclease-Free Water ： 5 微升。（4）-32PATP（3 000 Ci/mmol at 10 mCi/

4、ml） ： 1 微升。（5）T4 Polynucleotide Kinase （5-10 u/微升）：1 微升。(7)按照上述反應體系依次加入各種試劑，加入同位素后，Vortex混勻，再加入T4 Polynucleotide Kinase，混勻。2 .使用水浴或PCR儀，37反應10分鐘。3 .加入1微升探針標記終止液，混勻，終止探針標記反應。4 .再加入89微升TE，混勻。此時可以取少量探針用于檢測標記的效率。通常標記的效率 在30%以上，即總放射性的30%以上標記到了探針上。為實驗簡便起見，通常不必測定探 針的標記效率。5 .標記好的探針最好立即使用，最長使用時間一般不宜超過3天。標記好的

5、探針可以保存 在-20。二、探針的純化通常為實驗簡便起見，可以不必純化標記好的探針。在有些時候，純化后的探針會改善EMSA 的電泳結果。如需純化，可以按照如下步驟操作：1 .對于100微升標記好的探針，加入1/4體積即25微升的5 M醋酸銨，再加入2體積即 200微升的無水乙醇，混勻。2 .在-70至-80沉淀1小時，或在-20沉淀過夜。3 .在4，12 000 g-16 000 g離心30分鐘。小心去除上清，切不可觸及沉。4 .在4，12 000 g-16 000 g離心1分鐘。小心吸去殘余液體。微晾干沉淀，但不宜過分 干燥。5 .加入100微升TE，完全溶解沉淀。標記好的探針最好立即使用，

6、最長使用時間一般不 宜超過3天。標記好的探針可以保存在-20。三、EMSA 膠的配制1 .準備好倒膠的模具。可以使用常規的灌制蛋白電泳膠的模具，或其它適當的模具。最好 選擇可以灌制較薄膠的模具，以便于干膠等后續操作。為得到更好的結果，可以選擇可灌制 較大EMSA膠的模具。2 .按照如下配方配制20毫升4%的聚丙烯酰胺凝膠(注意:使用29:1等不同比例的Acr/Bis 對結果影響不大)。(1) TBE buffer (10X)： 1 毫升。重蒸水16.2毫升。(2) 39:1 acrylamide/bisacrylamide (40%,w/v)： 2 毫升。(3) 80%甘油：625微升。(4)

7、 10% 過硫酸銨(ammonium persulfate) ： 150 微升。(5) TEMED ： 10 微升3.按照上述次序加入各個溶液，加入TEMED前先混勻，加入TEMED后立即混勻，并馬 上加入到制膠的模具中。避免產生氣泡，并加上梳齒。如果發現非常容易形成氣泡，可以把 一塊制膠的玻璃板進行硅烷化處理。四、EMSA結合反應1 .如下設置EMSA結合反應陰性對照反應：(1)Nuclease-Free Water ： 7 微升。(2)EMSA/Gel-Shift 結合緩沖液(5X) ： 2 微升。(3)細胞核蛋白或純化的轉錄因子：0微升。(4)標記好的探針：1微升。(5)總體積：10微升

8、。樣品反應：(1)Nuclease-Free Water ： 5 微升。(2)EMSA/Gel-Shift 結合緩沖液(5X) ： 2 微升。(3)細胞核蛋白或純化的轉錄因子：2微升。(4)標記好的探針：1微升。(5)總體積：10微升。探針冷競爭反應:（1） Nuclease-Free Water ： 4 微升。（2） EMSA/Gel-Shift 結合緩沖液（5X） ： 2 微升。（3）細胞核蛋白或純化的轉錄因子：2微升。（4）未標記的探針：1微升。（5）標記好的探針：1微升。（6）總體積：10微升。突變探針的冷競爭反應：（1）Nuclease-Free Water ： 4 微升。（2）EM

9、SA/Gel-Shift 結合緩沖液（5X） ： 2 微升。（3）細胞核蛋白或純化的轉錄因子：2微升。（4）未標記的突變探針：1微升。（5）標記好的探針：1微升。（6）體積：10微升5叩6-5成£反應：（1）Nuclease-Free Water： 4 微升。（2）EMSA/Gel-Shift 結合緩沖液（5X） ： 2 微升。（3）細胞核蛋白或純化的轉錄因子：2微升。（4）目的蛋白特異抗體：1微升。（5）標記好的探針：1微升。（6）總體積：10微升。2 .按照上述順序依次加入各種試劑，在加入標記好的探針前先混勻，并且室溫（20-25） 放置10分鐘，從而消除可能發生的探針和蛋白的非

10、特異性結合，或者讓冷探針優先反應。 然后加入標記好的探針，混勻，室溫（20-25）放置20分鐘。3 .加入1微升EMSA/Gel-Shift上樣緩沖液（無色，10X）,混勻后立即上樣。注意：有些時 候澳酚藍會影響蛋白和DNA的結合，建議盡量使用無色的EMSA/Gel-Shift上樣緩沖液。如 果對于使用無色上樣緩沖液在上樣時感覺到無法上樣，可以在無色上樣緩沖液里面添加極少 量的藍色的上樣緩沖液，至能觀察到藍顏色即可。五、電泳分析1 .用0.5XTBE作為電泳液。按照10V/厘米的電壓預電泳10分鐘。預電泳的時候如果有空 余的上樣孔，可以加入少量稀釋好的1X的EMSA上樣緩沖液（藍色），以觀察電

11、壓是否正常 進行。2 .把混合了上樣緩沖液的樣品加入到上樣孔內。在多余的某個上樣孔內加入10微升稀釋 好的1X的EMSA/Gel-Shift上樣緩沖液（藍色），用于觀察電泳進行的情況。3 .按照10 V/厘米的電壓電泳。確保膠的溫度不超過30，如果溫度升高，需要適當降低 電壓。電泳至EMSA/Gel-Shift上樣緩沖液中的藍色染料澳酚藍至膠的下緣1/4處，停止電 泳。4 .剪一片大小和EMSA膠大小相近或略大的比較厚實的濾紙。小心取下夾有EMSA膠的 膠板，用吸水紙或普通草紙大致擦干膠板邊緣的電壓液。小心打開兩塊膠板中的上面一塊（注: 通常選擇先移走硅烷化的那塊玻璃板），把濾紙從EMSA膠的

12、一側逐漸覆蓋住整個EMSA膠， 輕輕把濾紙和膠壓緊。濾紙被膠微微浸濕后（大約不足1分鐘），輕輕揭起濾紙，這時EMSA 膠會被濾紙一起揭起來。把濾紙側向下，放平，在EMSA膠的上面覆蓋一層保鮮膜，確保 保鮮膜和膠之間沒有氣泡。5 .干膠儀器上干燥EMSA膠。然后用X光片壓片檢測，或用其它適當儀器設備檢測。 其他一、常見問答1 .什么是凝膠遷移或電泳遷移率實驗？凝膠遷移或電泳遷移率實驗（EMSA）是一種研究DNA結合蛋白和其相關的DNA結合序 列相互作用的技術，可用于定性和定量分析。這一技術最初用于研究DNA結合蛋白，目前 已用于研究RNA結合蛋白和特定的RNA序列的相互作用。通常將純化的蛋白和細

13、胞粗提液和32P同位素標記的DNA或RNA探針一同保溫，在非變 性的聚丙烯凝膠電泳上，分離復合物和非結合的探針。DNA復合物或RNA復合物比非結合 的探針移動得慢。同位素標記的探針依研究的結合蛋白的不同，可是雙鏈或者是單鏈。當檢 測如轉錄調控因子一類的DNA結合蛋白，可用純化蛋白，部分純化蛋白，或核細胞抽提液。 在檢測RNA結合蛋白時，依據目的RNA結合蛋白的位置，可用純化或部分純化的蛋白， 也可用核或胞質細胞抽提液。競爭實驗中采用含蛋白結合序列的DNA或RNA片段和寡核 甘酸片段（特異），和其它非相關的片段（非特異），來確定DNA或RNA結合蛋白的特 異性。在競爭的特異和非特異片段的存在下，

14、依據復合物的特點和強度來確定特異結合。2 .實驗中需要用到什么試劑？凝膠遷移實驗需要的結合蛋白，可來源于純化或部分純化的蛋白，或粗的核和胞質抽提液。 還必須制備同位素標記的DNA或RNA。一般，DNA核甘酸探針用32P和T4多核甘酸激 酶來作末端標記，同位素標記的RNA用噬菌體RNA聚合酶和同位素標記的核甘酸在體外 合成。Promega公司的Riboprobe/sup系統（a,b）可用于同位素標記的RNA的體外合成， DNA 5'末端標記系統，用于制備DNA探針，結合反應所需的組分有：含鹽的溶液（氯化鎂， 氯化鈉，或氯化鉀）、緩沖體系（Tris-HCl或HEPES）、還原劑（DTT）、

15、甘油、非特異 的競爭DNA（poly（dI:dC）dI:dC），也可能含非離子去污劑。在結合蛋白和同位素標記的 探針作用后，在非變性的聚丙烯凝膠電泳上，分離復合物，隨后將凝膠干燥并放射自顯影， 或用 PhosphorImage/sup 分析。3 .凝膠遷移實驗系統提供了什么試劑？Promega公司提供一種凝膠遷移實驗系統檢測DNA結合蛋白，系統可作為這類實驗的一種 陽性對照。系統包括目的寡核甘酸，對照DNA結合蛋白，結合緩沖液，用于寡核甘酸探針 末端標記所需的試劑。Core系統包括含重組AP2蛋白（AP2抽提液）的大腸桿菌抽提液和 AP2的同源寡核甘酸。AP2抽提液是從表達AP2蛋白的大腸桿菌

16、中提取的。另外，Core系 統還含SP1同源寡核甘酸，凝膠遷移結合緩沖液，和能作20次對照實驗的HeLa核抽提液。 Complete系統含另外5個雙鏈寡核甘酸，分別是AP1、OCT1、CREB、NF-kB、TFIID結 合位點的同源序列。這些寡核甘酸可以在末端標記后用作特異性探針，或在競爭實驗中用作 非特異性探針。4 .成功進行凝膠遷移實驗，需要優化哪些因素？凝膠遷移實驗在理論上很簡單也很快速，但要成功地進行凝膠遷移實驗，需要優化一些參數， 這主要受結合蛋白的來源和探針結合位點特點的影響。以下是需要優化的因素：抽提液的制 備（核酸酶和磷酸酶污染會使探針降解），結合蛋白的濃度，探針的濃度，非特異

17、性探針的 濃度，緩沖液的配方和pH，聚丙烯凝膠電泳的特點和電泳條件，保溫時間和溫度，載體蛋 白，是否有輔助因子（比如鋅，或鎘等金屬離子，或激素）。總之，反應總體積應最小（201。 為滿足一般要求，結合緩沖液含4%甘油，1mM MgCl2, 0.5mM EDTA，0.5mM DTT，50mM NaCl，10mM Tris-HCl（pH7.5）， 0.05mg/ml poly dI:dC，或 10mM HEPES（pH7.9）， 50mM KCl，1mM DTT， 1mM EDTA，10%甘油，0.05mg/ml poly dI:dC 可作為優化實驗的起始。5 .在DNA探針的選擇上，要考慮哪些重

18、要因素？目的DNA的長度應小于300bp，以有利于非結合探針和蛋白DNA復合物的電泳分離。雙 鏈的合成的寡核甘酸和限制性酶切片段可在凝膠遷移實驗中用作探針。如目的蛋白已被鑒定， 則應用短的寡核甘酸片段（約為25bp），這樣結合位點可和其他因子的結合位點區別開。 長的限制性酶切片段可用于對推定的啟動子/增強子區域內的蛋白結合位點定位。隨后可用 DNaseI印跡對蛋白結合的特異區域在DNA序列水平上作出分析。6 .用以下一些轉錄調節因子和HeLa細胞核抽提物可形成哪些復合物：API, AP2, CREB, NFkB, Octi, Sp1, TFIID, TFIIB。當用HeLa細胞核抽提物作為結合

19、蛋白的來源時，每1個轉錄調節因子和它相關的DNA同 源序列結合形成特征型的結合形態。以下的文字描述了每一個單獨的轉錄調節因子，包括識 別的同源序列，因子的大小，特定的結合條件，以及和HeLa細胞核抽提物可形成的復合物 的數目。1 .細胞核蛋白提取：取約8.8X106個HSC-T6細胞，5ml PBS/Phosphatase Inhobitors沖洗，收集細胞。 力口入 0.25 ml 1 XHypotonic buffer 重懸，冰浴 15min；力口入 25 u l NP-40,震蕩 10s； 14000Xg 離心，30s, 4；收集上清即胞漿蛋白，于-70保存。將沉淀重懸于50 u l Lysis buffer(含DTT和Protease Inhibitor Cocktail)中，震蕩10s；置于搖床中冰浴30min, 150次/min；再次震蕩30s, 14000 Xg離心，10min, 4； 取上清即為核蛋白，于-70保存，測定蛋白質濃度。2 .寡核甘酸探針的標記和純化：rat ： NF-k B： 5, AGTTGAGGGGACTTTCCCAGGC 3,取寡核甘酸探針雙鏈各5u l,稀釋為100U l(終濃度10PM)；97加熱15min,室溫冷卻，37孵育45min。 配制