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实验指南 | 蛋白样品制备2——酶抑制剂完全指南

作者:上海万生昊天生物技术有限公司 2026-01-13T00:00 (访问量:613)

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在Western Blot实验中,我们常常会遇到一些令人困惑的现象:条带模糊、信号弱甚至目标蛋白完全消失。这些问题,很多时候都与一个关键的实验步骤息息相关——蛋白样品制备时酶抑制剂的添加。今天,我们就来深入探讨WB实验中这些“蛋白守护卫士”的重要性。

01
为什么需要酶抑制剂?

当细胞或组织被裂解时,内源性蛋白酶和磷酸酶便会释放出来。一旦条件适宜,它们会迅速降解目标蛋白或其重要修饰状态。

蛋白酶会水解蛋白质肽键,导致目标蛋白被切割,在WB中表现为条带变弱、出现杂带或完全消失;磷酸酶则会催化磷酸化蛋白的去磷酸化,使磷酸化蛋白无法被检测。

因此,在蛋白提取过程中添加酶抑制剂,是维持蛋白质完整性与修饰状态的关键,也是WB实验成功的基础。

 

02
酶抑制剂的分类与作用机制 

酶抑制剂主要通过干扰酶的活性中心或结构,阻止其催化反应。根据其抑制的目标酶类型和具体的作用机制,可进行如下分类:

2.1 按抑制目标分类

蛋白酶抑制剂:用于防止蛋白质被降解。

磷酸酶抑制剂:用于维持蛋白质的磷酸化修饰状态。

2.2 按作用机制分类

理解这一层次,有助于预测试剂的特异性、可逆性和使用条件。

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2.2.1 蛋白酶抑制剂的作用机制

主要通过共价或非共价方式,作用于蛋白酶的活性位点。

   ● 不可逆抑制:抑制剂与酶活性中心的必需基团形成稳定的共价键,使酶永久失活。

例如:PMSF(苯甲基磺酰氟) 是一种不可逆的丝氨酸蛋白酶抑制剂。它特异性地与丝氨酸蛋白酶活性中心的丝氨酸羟基共价结合,使其永久失活。因其在水溶液中不稳定,需现用现加。

  ● 可逆抑制:抑制剂通过非共价键(如离子键、氢键)与酶结合,结合与解离处于动态平衡中。

       »竞争性抑制:抑制剂与底物结构相似,竞争结合酶的同一活性中心。

       »非竞争性抑制:抑制剂结合在酶活性中心以外的部位,通过改变酶构象来抑制活性。

例如:EDTA(乙二胺四乙酸) 是一种金属离子螯合剂,属于可逆的非竞争性抑制剂。它通过螯合金属蛋白酶活性所必需的金属离子(如Zn²⁺、Ca²⁺),间接抑制酶活性。因其作用依赖于螯合反应,在碱性(pH 8-9)条件下溶解和螯合效果更佳。

 

2.2.2 磷酸酶抑制剂的作用机制

主要模拟磷酸化反应的过渡态或产物,干扰去磷酸化过程。

  ● 竞争性抑制:抑制剂模拟磷酸化蛋白的磷酸基团,竞争性地占据磷酸酶的活性中心。

例如:正钒酸钠(Sodium Orthovanadate) 在活化后形成原钒酸盐,其结构与磷酸盐的过渡态类似,可竞争性抑制酪氨酸磷酸酶和碱性磷酸酶。

  非竞争性/不可逆抑制:抑制剂与酶活性中心的必需组分结合,导致酶失活。

例如:氟化钠(Sodium Fluoride) 可与磷酸酶活性中心的镁离子形成难溶的氟磷酸镁复合物,非竞争性且不可逆地抑制酸性磷酸酶的活性。

 

2.3 常用抑制剂速查表

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竞争性抑制剂的效果取决于其与底物的浓度比,增加底物浓度可降低抑制效果。

不可逆抑制剂一旦起作用,效果是持久的,稀释不能恢复酶活。

在实际应用中,由于裂解液中蛋白酶/磷酸酶种类复杂,推荐使用广谱的复合抑制剂混合物,以提供全面保护。

 

03
如何选择合适的酶抑制剂?

面对多种抑制剂,考虑实验需求,合理选择是关键:

1. 是否检测蛋白磷酸化:若仅检测总蛋白,添加蛋白酶抑制剂即可;若需检测蛋白磷酸化,则必须同时添加蛋白酶抑制剂和磷酸酶抑制剂。

2. 使用蛋白酶抑制剂混合液:由于不同蛋白酶对抑制剂的不同,且细胞或组织中存在的蛋白酶类型多样,使用复合型蛋白酶抑制剂混合物通常是更有效、更便捷的选择,它们能提供更广泛的保护。

3. 注意抑制剂的溶解性和稳定性:许多抑制剂水溶性差或在水中不稳定。例如PMSF在水溶液中半衰期很短,需在裂解前新鲜加入。应严格按照产品说明配制和保存。

4. 考虑下游应用:如果后续实验涉及金属螯合亲和层析,应使用不含EDTA的蛋白酶抑制剂混合物。

 

04
使用注意事项

1. 提前加入:酶抑制剂应在裂解前加入至裂解液中,确保在细胞或组织裂解的第一时间就起效。

2. 低温操作:整个蛋白提取过程应在低温环境下进行,进一步降低酶活性。

3. 新鲜配制:对水溶液中不稳定的抑制剂(如PMSF),必须保证每次实验都新鲜添加。

4. 避免反复冻融:商品化的抑制剂混合物储存液应分装保存,避免反复冻融导致活性降低。

5. 正确保存:严格按照产品说明书的要求保存抑制剂,如片剂抑制剂通常可在4℃保存,而溶液型抑制剂往往需要-20℃保存。

 

05
万生昊天产品

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你在WB实验中是否也遇到过“条带模糊、信号弱”的情况?你最终是如何解决的?

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