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细胞自噬研究必备!经典实验方法全解析,从原理到操作一文掌握


导语

细胞自噬(Autophagy)是细胞通过溶酶体降解受损细胞器或异常蛋白的“自我清理”机制,在癌症、神经退行性疾病等领域备受关注。然而,自噬检测方法多样且技术细节复杂,如何选择并精准解读数据?本文系统梳理自噬研究的6大经典实验方法,助你避开实验“雷区”,高效完成课题!

 

一、WesternBlot检测LC3蛋白:自噬标志物的“金标准”

原理:自噬过程中,胞浆型LC3-I会脂化形成膜结合型LC3-II,其比值(LC3-II/LC3-I)或LC3-II与内参蛋白(如β-actin)的比值可反映自噬水平。

实验步骤:

1.样本处理:实验组需设置自噬诱导剂(如雷帕霉素)和抑制剂(如氯喹CQ)对照。

2.蛋白提取:裂解细胞后离心取上清,BCA法定量。

3.电泳与转膜:SDS-PAGE分离蛋白,转至PVDF膜。

4.抗体孵育:一抗(抗LC3抗体,如SigmaL7543),二抗(HRP标记)。

5.显影分析:化学发光法检测条带,计算LC3-II/LC3-I比值。

 

关键提示:

-溶酶体抑制剂必要性:氯喹可阻断自噬体降解,通过比较“诱导组”和“诱导+抑制组”判断自噬流(AutophagicFlux)是否完整。

-避免假阳性:某些应激(如饥饿)会短暂上调LC3-II,需结合其他实验交叉验证。

 

二、荧光显微镜观察mRFP-GFP-LC3双荧光探针法

原理:

-GFP:在酸性环境(溶酶体)中荧光淬灭;

-mRFP:耐酸性强,荧光稳定。

当自噬体(中性pH)形成时,显示黄色斑点(GFP+mRFP叠加);自噬体与溶酶体融合后,GFP信号消失,仅保留红色斑点。

 

实验步骤:

1.转染/病毒感染:将mRFP-GFP-LC3质粒导入细胞。

2.药物处理:诱导或抑制自噬。

3.共聚焦显微镜观察:统计红黄斑点数量及比例。

 

结果判读:

-黄斑(GFP+/mRFP+):自噬体形成阶段;

-红斑(mRFP+/GFP-):自噬溶酶体阶段;

-红斑增多:自噬流活跃。

 

优势:直观区分自噬体与自噬溶酶体,动态监测自噬流。

 

三、透射电镜(TEM):自噬结构的“终极鉴定”

原理:透射电镜可清晰观察到自噬体(双层膜结构包裹细胞质成分)及自噬溶酶体(单层膜包裹降解物质)。

实验流程:

1.样本固定:2.5%戊二醛+1%锇酸双重固定。

2.脱水包埋:梯度乙醇脱水,环氧树脂包埋。

3.超薄切片:切片厚度50-70nm,铀铅双染色。

4.电镜观察:寻找典型自噬结构并拍照记录。

 

注意事项:

-自噬体结构易与溶酶体或内吞泡混淆,需结合其他实验验证;

-样本制备耗时,成本较高。

 

四、流式细胞术:高通量检测自噬活性

原理:利用荧光探针(如Cyto-ID)特异性标记自噬体,通过流式细胞仪定量分析群体细胞自噬水平。

操作要点:

1.探针加载:Cyto-ID染料避光孵育细胞30分钟。

2.洗涤与分析:PBS洗涤后上机检测(Ex/Em=480/530nm)。

3.对照设置:阳性对照(雷帕霉素)、阴性对照(3-MA抑制剂)。

 

优势:快速、高通量,适合药物筛选或大样本分析。

 

五、溶酶体功能评估:自噬流的关键验证

自噬体与溶酶体融合障碍会导致自噬流阻断,需结合溶酶体活性检测:

1.LysoTracker染色:

-原理:LysoTracker(如DND-99)靶向酸性细胞器(溶酶体)。

-步骤:1μMLysoTracker避光孵育30分钟,荧光显微镜观察红色荧光强度。

-意义:溶酶体数量或活性降低可能提示自噬流受阻。

 

2.组织蛋白酶(Cathepsin)活性检测:

-方法:使用荧光底物(如MagicRedCathepsinB试剂)检测酶活性。

-结果:荧光强度降低表明溶酶体功能异常。

 

六、自噬相关基因/蛋白的分子调控

1.关键基因敲除/过表达:

-靶点:ATG5、ATG7、Beclin1等自噬核心基因。

-方法:CRISPR/Cas9、siRNA干扰或质粒转染。

2.信号通路检测:

-mTOR通路:检测p-mTOR(S2448)水平,mTOR抑制促进自噬。

-AMPK通路:p-AMPK(T172)激活可诱导自噬。

 

实验设计避坑指南

1.自噬流检测必不可少:单独检测LC3-II可能误判,需结合抑制剂明确自噬活性。

2.多方法联用:WesternBlot+荧光显微镜+电镜组合提高结论可靠性。

3.关注细胞类型差异:不同细胞系基础自噬水平差异大,需预实验优化条件。

 

结语

细胞自噬研究既是热点也是难点,从方法选择到数据解读均需严谨设计。皮诺飞生物提供自噬研究全方案支持,包括:

-LC3/ATG抗体:高特异性,低背景;

-自噬诱导/抑制剂:氯喹、雷帕霉素等现货供应;

-一站式检测服务:电镜切片、流式分析、荧光染色。

 

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