Tierärztliche Hochschule Hannover - TiHo Bibliothek elib
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4. Methoden 4.1 Separation von Proteinen durch SDS-Polyacrylamid-Gelelektrophorese Um Proteine nach Molekulargewicht und Ladung aufzutrennen, wurde das von Laemmli (Laemmli 1970) entwickelte Verfahren der SDS-Polyacrylamid-Gelelektrophorese verwendet. Die Proteine werden durch das Detergenz SDS in ein Acrylamidpolymer-Gel aufgenommen und sind durch Komplexierung im Gel negativ geladen. Durch Anlegen einer Spannung durchwandern die Proteine das Gel je nach Molekulargewicht und Anzahl negativer Ladungen unterschiedlich schnell und werden so aufgetrennt. Proteine bestehend aus vielen Aminosäuren haben viele negative Ladungen, werden fester an das Polymer gebunden und wandern langsamer durch das Gel. Durch unterschiedliche Konzentrationen des Acrylamidpolymers im Gel lassen sich gezielt kleine bzw. große Proteine separieren. Die Verwendung von Gelen mit zwei unterschiedlichen Konzentrationsstufen ermöglicht die gezielte Separation von großen und kleinen Proteinen in einem Gel. Es wurden Trenngele mit 8%, 14%, 16% Acrylamid und 8%/13% Acrylamid-Stufengele verwendet. Zur Separation kleiner Proteine, vor allem S100A8/A9, wurden Gele nach Schägger (Schägger, von Jagow 1987) mit den zugehörigen Puffern angefertigt. Die Gele setzten sich aus einem 3% acrylamidhaltigen Sammelgel und einem Trenngel zusammen. Sie bestanden aus Gelpuffer, Acrylamid und Wasser. Die Polymerisation der Gele wurde durch Zugabe von 1% APS und 0,005% TEMED gestartet. Die Zusammensetzung der jeweiligen Gel-, Anoden- und Kathodenpuffer ist im Materialkapitel dargestellt. Als Größenstandard wurden Proteingemische mit bekanntem Molekulargewicht verwendet (PageRuler Protein Staining Solution, Fermentas; Spectra Multicolor Broad Range Protein Ladder, Fermentas). Das Elektrophoreseverfahren wurde in Anlehnung an (Sambrook 1989) durchgeführt. Nach der Elektrophorese wurden die Gele entweder mit Coomassie brilliant blue G-250 gefärbt oder es wurde ein Western-Blot zum Übertragen der Proteine auf Nitrozellulose-Membran durchgeführt. 4.1.1 Fixieren und Färben der SDS- und Schägger-Gele Um die exakte Proteinauftrennung im Gel zu überprüfen wurden die Proteine im Gel nach Elektrophorese mit Coomassie brilliant blue G-250 gefärbt (Schägger 1988). Nach zweimaligem 10 minütigem Wässern wurden die Gele für 10 bis 15 Minuten in 40% Ethanol fixiert, dann nochmals zweimal gewässert und anschließend in einer Coomassie-Sensitiv- Farblösung (0,04% Coomassie brilliant blue G-250, 5% Aluminiumsulfat, 2% ortho- Phosphorsäure,10% Ethanol, dest. Wasser) über Nacht gefärbt. Eine Entfärbung der Gele kann in einer Lösung aus 10% Ethanol, 2% orhto-Phosphorsäure und dest. Wasser erfolgen. 34
4.2 Qualitative Proteinbestimmung durch Westen-Blot 4.2.1 Proteintransfer aus dem SDS-Gel auf Nitrozellulosemembran (Western-Blot) Zur Konservierung der im Gel aufgetrennten Proteine sowie zur weiteren Detektion bestimmter Proteine durch Antikörper, wurden die Proteine aus den SDS- und Schägger- Gelen gelöst und auf Nitrozellulose-Membranen übertragen. Dabei kam das Blotting- Verfahren zur Anwendung. Die Zellulosemembran wurden wie ein Löschpapier (von engl. blotting paper = Löschpapier) auf die Gele gelegt und die in Detergenzpuffer gelösten Proteine durch Anlegen einer elektrischen Spannung auf die Zellulose-Membran übertragen. Die Zellulose-Membran stellt somit einen Abdruck des Gels dar. Der Transfer erfolge in einer BioRad-Semidry ® -Blotkammer in Transblot SDS Puffer für 60 Minuten bei 120 mA/Gel. Um den Proteintransfer zur überprüfen wurden die geblotteten Membranen nach kurzem Wässern anschließend für 10 Minuten mit Ponceau S (2g/l in 2% (w/v) TCA) gefärbt. Die Nitrozellulosemembranen wurden bis zur weiteren Verwendung kurzfristig in WB-A Puffer gelagert oder getrocknet. 4.2.2 Qualitative Detektion von Proteine durch Antikörper (Immunoblot) Durch Bindung von spezifischen Antikörpern an ein ausgewähltes Protein auf der Zellulose- Membran und anschließendem Sichtbarmachen der Antikörper können Proteine qualitativ nachgewiesen werden. Zunächst wurde die Nitrozellulosemembran in WB-A mit 0,3% Magermilchpulver (w/v) oder 0,5% Fischgelatine 30 Minuten inkubiert, um unspezifische Bindungen des Antikörpers an Nitrozellulose und andere Proteine zu blockieren. Die Membranen wurden mit einer Antikörperlösung inkubiert (Primärantikörper). Die primären Antikörper entstammen nicht der Spezies des Zielproteins. Die Antikörperverdünnung entsprach im Allgemeinen den Empfehlungen des Herstellers, sie wurden von 1: 500 bis 1: 2500 verdünnt eingesetzt. Die aus dem Hühnerei aufgereinigten Antikörper wurden 1: 10000 bis 1:20000 verdünnt eingesetzt. Die Antikörperinkubation, bei welcher der primäre Antikörper an das auf der Nitrozellulose- Membran fixierte Zielprotein spezifisch bindet, fand bei 8°C für 1-3 Stunden statt. Dann wurde ein mit Peroxidaseenzym gekoppelter zweiter, speziesspezifischer Antikörper eingesetzt (Sekundärantikörper), der am Fc-Teil des primären Antikörpers bindet. Die Zellulosemembran wurde mit dem sekundären Antikörper, der in WB-A Puffer 1: 10000 bis 1: 15000 verdünnt wurde, 1 Stunde bei 8°C inkubiert. Vor- bzw. nach jedem Inkubationsschritt wurden die Membranen 6-mal für 5 Minuten in WB-A Puffer gewaschen. Auf diese Weise markierte Proteine konnten dann durch Inkubation in entsprechender Substratlösung für die Peroxidase im ECL-Verfahren sichtbar gemacht werden. 35
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4. Methoden<br />
4.1 Separation von Proteinen durch SDS-Polyacrylamid-Gelelektrophorese<br />
Um Proteine nach Molekulargewicht und Ladung aufzutrennen, wurde das von Laemmli<br />
(Laemmli 1970) entwickelte Verfahren der SDS-Polyacrylamid-Gelelektrophorese verwendet.<br />
Die Proteine werden durch das Detergenz SDS in ein Acrylamidpolymer-Gel aufgenommen<br />
und sind durch Komplexierung im Gel negativ geladen. Durch Anlegen einer Spannung<br />
durchwandern die Proteine das Gel je nach Molekulargewicht und Anzahl negativer<br />
Ladungen unterschiedlich schnell und werden so aufgetrennt. Proteine bestehend aus vielen<br />
Aminosäuren haben viele negative Ladungen, werden fester an das Polymer gebunden und<br />
wandern langsamer durch das Gel. Durch unterschiedliche Konzentrationen des<br />
Acrylamidpolymers im Gel lassen sich gezielt kleine bzw. große Proteine separieren. Die<br />
Verwendung von Gelen mit zwei unterschiedlichen Konzentrationsstufen ermöglicht die<br />
gezielte Separation von großen und kleinen Proteinen in einem Gel. Es wurden Trenngele mit<br />
8%, 14%, 16% Acrylamid und 8%/13% Acrylamid-Stufengele verwendet. Zur Separation<br />
kleiner Proteine, vor allem S100A8/A9, wurden Gele nach Schägger (Schägger, von Jagow<br />
1987) mit den zugehörigen Puffern angefertigt.<br />
Die Gele setzten sich aus einem 3% acrylamidhaltigen Sammelgel und einem Trenngel<br />
zusammen. Sie bestanden aus Gelpuffer, Acrylamid und Wasser. Die Polymerisation der<br />
Gele wurde durch Zugabe von 1% APS und 0,005% TEMED gestartet. Die<br />
Zusammensetzung der jeweiligen Gel-, Anoden- und Kathodenpuffer ist im Materialkapitel<br />
dargestellt. Als Größenstandard wurden Proteingemische mit bekanntem Molekulargewicht<br />
verwendet (PageRuler Protein Staining Solution, Fermentas; Spectra Multicolor Broad<br />
Range Protein Ladder, Fermentas). Das Elektrophoreseverfahren wurde in Anlehnung an<br />
(Sambrook 1989) durchgeführt. Nach der Elektrophorese wurden die Gele entweder mit<br />
Coomassie brilliant blue G-250 gefärbt oder es wurde ein Western-Blot zum Übertragen der<br />
Proteine auf Nitrozellulose-Membran durchgeführt.<br />
4.1.1 Fixieren und Färben der SDS- und Schägger-Gele<br />
Um die exakte Proteinauftrennung im Gel zu überprüfen wurden die Proteine im Gel nach<br />
Elektrophorese mit Coomassie brilliant blue G-250 gefärbt (Schägger 1988). Nach<br />
zweimaligem 10 minütigem Wässern wurden die Gele für 10 bis 15 Minuten in 40% Ethanol<br />
fixiert, dann nochmals zweimal gewässert und anschließend in einer Coomassie-Sensitiv-<br />
Farblösung (0,04% Coomassie brilliant blue G-250, 5% Aluminiumsulfat, 2% ortho-<br />
Phosphorsäure,10% Ethanol, dest. Wasser) über Nacht gefärbt. Eine Entfärbung der Gele<br />
kann in einer Lösung aus 10% Ethanol, 2% orhto-Phosphorsäure und dest. Wasser erfolgen.<br />
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