JPH0141222B2 - - Google Patents
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Landscapes
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Description
本発明は合成ゲル、特にポリアクリルアミドゲ
ルに定着されたポリペプチド用の超高感度金属銀
染色法に関するものである。
ポリペプチドの検出および同定は生物学および
臨床医学の多くの分野において基本的に重要なも
のである。突然変異現象の遺伝学的選択や、病生
理学的変化の監視ならびに遺伝病の診断などのい
くかの試みにおいて究の効率は、体液の細胞抽出
物中に検出され且つ同定することのできるポリペ
プチドの数に直接に比例している。更に微量で存
在するポリペプチド、ホルモンなどは各種の医学
的な理由から極めて重要である。
電気泳動(電場の影響下における溶液中の荷電
粒子の移動として一般に定義されている。)は主
要な実験室的検出法ならびに同定法であり、特に
ポリペプチドやその他のミクロ分子、例えば核酸
のためのものとして有用である。電気泳動はまた
微小粒子、例えばヴイルス、細胞、半細胞(sub
―cellular)、細胞器管および有機分子、例えば
ステロイドやアミノ酸などの分離に有用である。
二次元ゲル電気泳動の開発が続けられた結果、
複雑な生物学的混合物から数千種数のポリペプチ
ドを分離することができるようになつた。しかし
低濃度で存在するポリペプチドの検出ができない
ためにこの方法は特に病的状態の臨床スクリーニ
ング、内分泌学、哺乳動物の新陳代謝、発生生物
学および免疫学に応用することが制限されてい
る。
この改良されたゲル電気泳動法はポリペプチド
の分離を非常に増大するために、一般的なポリペ
プチド染料を用いて視覚的に検出する方法はもは
や適当ではない。
最も普通に使用されている一般的なポリペプチ
ド染料はクーマツシー ブルー(Coomassie
Blue)であり、これは原型と考えることができ
る。この種類の染料はフアンデルワールス力によ
つて安定化された染料とポリペプチドとの間の静
電引力に主として依存している。実際にクーマツ
シー ブルーとその他の各種の染料は特定の電荷
をもつたポリペプチド対して特に親和性を示す。
酸性染料であるクーマツシー ブルーは塩基性ポ
リペプチドを最も強く染色し、クリスタルバイオ
レツト(crystal violet)は酸性ポリペプチドに
対する最も効果的な染料である。染色の定量的な
性質がすでに解つている他の染料にはアミドブラ
ツク(Amido Black)、フアストグリーン(Fast
Green)およびFe2+−バゾフエナントロリンスル
ホネートがある。これとは対称的にレマゾール
ブリリアント ブルー アール(Remazol
Brilliant Blue R)方法は染料とポリペプチド
との間の共有結合に依存している。クーマツシー
ブルーについて、直径1.5mmのゲル中で30分間
染色することにより、相対的なスポツト面積のパ
ラメータを用いて、ポリペプチド濃度0.05〜2μg
の範囲で直線性のあることが判明した。30分では
なく60分染色すると、面積と濃度の関係の傾きが
大きくなり、1μg以上では飽和するために直線性
がなくなる。蛍光アミンはゲル中でポリペプチド
の末端アミノ基およびε―アミノ基と反応して少
なくともクーマツシー ブルーの感度に等しい感
度を得ることができ、「1スポツト」当たり1〜
7μgの範囲で直線性がある。MDPF(2―メトキ
シ―2―4―ジフエニル―3(2H)―フラノン)
を用いてポリペプチドを蛍光的にラベルしてから
電気泳動を行なうと蛋白質10ng〜10μgの範囲で
直線性が得られる。しかしポリペプチドを蛍光染
色してから電気泳動を行なうとその電気泳動パタ
ーンが変化することがある。
電気泳動の前にポリペプチドを修飾する必要が
ないその他の方法もある。このような方法として
は280nmにおける吸収の写真濃度走査方法、コン
カナバリンAのような放射性ラベルのリガンドま
たは蛍光性リガンドを糖蛋白質に結合させる方
法、ゲル表面においてポリペプチドに抗血清を結
合させる方法および特定のポリペプチド部分を染
色する方法がある。特定のポリペプチド部分を染
色する方法としては炭水化物の側鎖をPASで、
スルフヒドリル基を5,5′―ジチオビス(2―ニ
トロ安息香酸)で、銅ポリペプチドをシアン化物
―テトラゾリウムで、カドミウムポリペプチドを
ジピリジル―第一鉄アイオダイドで、Ca2―ポリ
ペプチドを 45Caオートラジオグラフイーで染色
する方法がある。
放射性検出法は染色法よりも高感度であるが一
般に実用的でない。生体内では放射性標識は細胞
の新陳代謝を変えることがあり、また人のポリペ
プチドに標識を付けることは不可能である。生体
外では放射性標識はポリペプチドの電気泳動の移
動度を変えるという欠点がある。更に放射性試薬
は或る場合に非常に高価になりそして微量のポリ
ペプチドを検出するのに長時間暴露すると“オー
トラジオグラフイーの拡散”という問題を起こ
す。
放射性前駆体によつて標識をしたポリペプチド
はオートラジオグラフイー又はフルオログラフイ
ー(fluorography)によつて検出することがで
きる。これらの方法は標準化され定量的に使用さ
れている。フイルムを感光する際にゲルに隣接し
て一組のラジオグラフイー標準をおくと定量を容
易に行なうことができる。フルオログラフイーは
ゲルにシンチレーシヨン蛍光体を含浸させる必要
がある。フルオログラフイーは低エネルギーβ放
射体を用いて標識した場合あるいは検出感度を大
きくすることが必要である場合に最も有用であ
る。フルオログラフイーを定量的に使用するため
にはフイルムを予めかぶらせておく必要がある。
最近生体外でポリペプチドを化学的に放射性標識
を付けてから電気泳動を行なう方法が発表されて
いる。このような方法としてはリシル残基のε―
アミノ基の還元メチル化及びN―末端アミノ酸の
α―アミノ基の還元メチル化がある。これはホル
ムアルデヒドとシアノ水素化ホウ素ナトリウムに
よつて行なうことができる。C14ホルムアルデヒ
ド又は 3Hシアノ水素化ホウ素ナトリウムを、放
射性標識として用いることができる。N―サクシ
ニミジル〔2,3― 3H〕プロピオネートを用い
て生体内または生体外において共有結合により末
端基およびε―アミノ基に標識を付けることがで
きる。これらの方法はすべて残念ながら標識を付
けたポリペプチドの移動度を変えてしまう。
上記染色法はその上に実施するのが難しく、危
険であり、時間がかゝり、しかもポリペプチドに
標識が多量に付けられていない場合には低濃度或
いは微量濃度で存在する蛋白質を検出するために
は感度が十分でない。体液、例えば脳脊髄液や羊
膜液を用いる場合には1つの問題がある。これら
の体液は量的に多く採取することが一般に難し
く、またある種の蛋白を多量に含んでいる。この
ような量の蛋白は特定の微量ポリペプチドを調べ
るのに十分な量の試料を分析すると電気泳動パタ
ーンを変化させる。
最近ポリペプチドのゲル中でポリペプチドを分
析する高感度の銀染色法が開発された。これらの
方法はあまりにも多量の銀を消費し、あまりにも
複雑過ぎるという欠点があり、殆どの場合におい
て銀を含まない染料よりも感度はよいが、本発明
の改良された方法よりも感度あるいは再現性にお
いて劣つている。
ケレンイ氏とガリアス氏は「蛋白質を電気泳
動、免疫電気泳動及び免疫拡散剤で検出する高感
度方法」、臨床化学アクタ、第38巻、第465頁〜第
467頁(1972年)において、寒天ゲル中の蛋白質
用の銀染料を開示している。この文献ではゲルは
フエロシアン化カリ中に浸漬され、次いで二種類
の現像液に浸漬される。第1の溶液には炭酸ナト
リウムと水が含まれ、第2の溶液は硝酸アンモニ
ウム、硝酸銀、タングステン硅酸及びホルムアル
デヒドが含まれている。ポリアクリルアミドゲル
を用いることが実現可能な事柄として述べられて
いる。
ケレンイ氏とガリアス氏は「電気泳動における
銀染色に物理的に発生する定量的人工物の問題に
ついて」、臨床化学アクタ、第47巻、第425頁〜第
436頁(1973年)において、上記1972年に発表し
た銀染色の研究を継続した。染色の際に人工物が
発生しないようにすることが議論されている。
ビールヒーク氏は「無濃縮脳脊髄液の寒天ゲル
電気泳動」、神経学誌、第209巻、第59頁〜第63頁
(1975年)に、フエロシアン化カリ中に蛋白質含
有ゲルを浸漬した後、2種類の溶液を用いて寒天
ゲル中で銀染色する方法を開示している。第1の
溶液は炭酸ナトリウム溶液であり、第2の溶液は
硝酸アンモニウム、水、ホルムアルデヒド、タン
グステン硅酸及び硝酸銀を含んでいる。報告され
ている結果は一般に好ましいものであるが種々雑
多である。上記ケレンイ氏とガリアス氏(1972)
の方法は、これはその反復実験であるが、電気泳
動図のガンマ領域の分離バンドが検出されないこ
と及び多数の人工物が発見されるという理由から
一般に認められているとは思われないという説明
がなされている。ビールヒーク自身は複数の領域
におけるバンドについて困難があることを発見し
ている。
カルチヤー ロウエンザル氏及びバン ソーム
氏は「予め濃縮しない脳脊髄液蛋白質の電気泳
動」、アクタ神経学ベルク、第79巻、第335頁〜第
337頁(1979年)に、フエロシアン化カリ中に蛋
白質含有ゲルを浸漬した後、2種類の溶液を使用
する銀染色法を開示している。第1の溶液は炭酸
ナトリウムを含み第2の溶液は硝酸アンモニウ
ム、水、ホルムアルデヒド、タングステン硅酸並
びに硝酸銀を含んでいる。この文献ではこの染色
は濃厚な脳脊髄液について用いられるアミドブラ
ツクにより染色する一般的な電気泳動に対して得
られる染色に匹敵するものであると結論されてい
る。
スイツツアー氏、メリル氏およびシフリン氏は
「ポリアクリルアミドのゲル中で蛋白質とペプチ
ドを検出するための高感度銀染色」、解剖生化学、
第98巻、第231頁〜第237頁(1979年)に銀染色を
開示している。この方法によれば各種のメタノー
ルと酢酸混合物中にゲルを少なくとも25時間浸漬
し、パラホルムアルデヒド溶液中に0.5時間ゲル
を浸漬し、硝酸第二銅と硝酸銀溶液中にゲルを少
なくとも0.5時間浸漬し、ジアミン溶液(硝酸銀、
NaOH、NH4OHとエタノールの混合物)中にゲ
ルを10分間浸漬し、更にホルムアルデヒドとクエ
ン酸を用いてこのゲル染料を2回還元することに
より蛋白質が定着される。この染料はクーマツシ
ー ブルーの100倍以上の感度をもちこれはオー
トラジオグラフイーに匹敵するものであることが
解つた。
メリル、スイツツアー及びバン クウレン氏等
は「二次元電気泳動と高感度銀染色によつて検出
した細胞抽出液と人体液中の微量ポリペプチド」、
国際学術学会、米国、第76巻、第4335頁〜第4339
頁(1979年)において、スイツツアー、メリル及
びシフリン氏等が解剖生化学(1979年)に開示し
た染料を用いている。いくつかの可能性のある臨
床用途が説明され、またこの染料がクーマツシー
ブルーよりも感度が高いことおよびオートラジ
オグラフイーよりも低価格であり、そして迅速で
あることが説明されている。
オアクレイ、キルスチ及びモーリス氏等は「ポ
リアクリルアミドのゲル中で蛋白質を検出するた
めの簡単な超感度銀染色」、解剖生化学、第105
巻、第361頁〜第363頁(1980年)において、上記
スイツツアー、メリル及びシフリン氏等(1979
年)によつて初めて開示された銀染料の適用につ
いて開示している。この開示された方法では、(1)
ゲルをグルタルアルデヒドに30分浸漬し、(2)少な
くとも2時間水中でこのゲルをすすぎ且つ浸漬
し、(3)アンモニア性銀溶液(NH4OH、NaOH及
びAgNO3の混合物)を加え、(4)このゲルをクエ
ン酸とホルムアルデヒドの混合物中に移し、(6)少
なくとも1時間水中で洗浄するというものであ
る。初めの操作が簡単になること、硝酸第二銅、
硝酸銀工程が省略されること、および必要な銀の
量が少なくなることが効果として説明されてい
る。本発明に関連してこの方法を反復実験すると
上記オアクレイ、キルスチ及びモーリス氏の染色
方法を本発明の改良された方法と比較するとき、
感度が著しく低いこと(約50%)が判明した。
蛋白質用の銀染料を開示する特許又は上記モノ
グラフより非常に確実性を有する特許はまだな
い。
米国特許第3873433号明細書は銀染料を開示す
るものでなく、カルシウムやマグネシウムのよう
な二価の元素と有機錯塩を形成することによつて
蛋白質を染色する方法を開示するものである。
米国特許第4167467号明細書は銀染料を開示す
るものではなくコレステロールオキシダーゼ基質
を用いて酵素測定法により、リポ蛋白質遊離コレ
ステロールを定量する方法を開示するものであ
る。
本発明は0.01ng/mm2のポリペプチドを検出する
ことができる銀染色法を提供するものである。こ
の方法は写真化学に類似しており、(1)ポリペプチ
ドの定着と、(2)酸化剤を用いる写真反転と、(3)好
ましくは硝酸銀による潜像の形成と、(4)可視染色
を与えるための現像との連続工程から構成されて
いる。本発明の銀染色法は電気泳動によつて分離
された血液由来のポリペプチドとその他のポリペ
プチドの臨床査ならびに実験室検査と、羊膜液の
検査による胎児異常の出産前診断と、脊髄液中の
ポリペプチドパターンの分析による中枢神経系疾
患の診断と、生理学研究と病理生理学研究のため
の細胞蛋白質パターンの分析と、ポリペプチドホ
ルモンの視覚化及び定量における用途と、蛋白質
又はポリペプチドの検出と定量を必要とするその
他の用途がある。
電気泳動に使用するのに適切なすべてのゲル組
成物を本発明において用いることができる。典型
的なゲルはポリアクリルアミド、アガロースおよ
びセルロースアセテートである。セルロースアセ
テートとアガロースゲルは本発明の方法に用いる
と褐色を帯びた背景を与える(アガロースのほう
がやゝ暗い)のでポリアクリルアミドのほうが好
ましい。この褐色を帯びた背景をなくすことがで
きればこれらのゲルはすべて適切なものである。
本発明の染色法はゲル上のポリペプチドを染色
することにその主要な用途を有するものである
が、この染色法(時には定着工程を省略して)ま
だバイオプシーのような組織片の組織学的な染色
および限料物質から過されたポリペプチドの蛋
白質分析を実施する際に有用である。
次に本発明の好ましい実施態様について説明す
る。
本発明の銀染色法は次の4つの基本的な連続工
程、即ち(1)洗浄および定着と、(2)写真反転と、(3)
潜像形成と、(4)現像とから構成されている。本発
明の方法はゲル電気泳動、ポリペプチドアツセー
および組織染色と組合せて使用することができ
る。本発明の銀染色は感度が高いために、この方
法は電気泳動、特に二次元電気泳動との組合せが
最も有用である。
特にポリアクリルアミドゲルを用いる電気泳動
との関連について本発明の方法を以下に説明す
る。
第1工程(洗浄および定着)。ポリペプチドを
含んでいると考えられる試料を一般的な方法でゲ
ル中に導入した後、ゲル中にポリペプチドを定着
し染色操作を妨害するような物質をゲルから溶出
させる必要がある。溶出させる物質の例として
は、二次元電気泳動の等電集中工程に使用される
両性電解質と、電気泳動緩液中の還元性物質と、
電気泳動に使用される洗剤(例えばラウリル硝酸
ナトリウム)とがある。洗浄および定着工程はす
べてのポリペプチドゲル染色法において一般的な
ものであるが、少量のポリペプチドが存在する場
合には特に重要である。一般的な定着剤、例えば
グルタルアルデヒド、重金属、例えば水銀、鉛お
よびオスミウムの酸化物、ホルムアルデヒド、パ
ラホルムアルデヒド、トリクロロ酢酸および酢酸
を使用することができる。しかしグルタルアルデ
ヒドおよび重金属酸化物は健康上危険があるので
使わない方がよい。トリクロロ酢酸(10%)、酢
酸、ホルムアルデヒドまたはパラホルムアルデヒ
ドは好ましい定着剤であるが、これらはいずれも
通常メタノールまたはエタノールでゲルから洗い
流してから染色しなければならない。最も好まし
い定着剤はエタノール及び/又はメタノール(約
10〜50%)と酢酸(約5〜20%)との水性混合物
であり、約10%エタノールと約15%酢酸が最適で
ある。定着剤の作用は正確にはわかつていない。
上記定着剤は長年組織学及び蛋白質電気泳動にお
いて使用されてきている。このゲルについて外部
標準蛋白質および内部標準蛋白質を用いる最近の
定量法を用いないで、蛋白質の相対濃度が上記定
着剤を用いると一定に保たれるということが少な
くともわかつている。典型的にはこのゲルはこの
定着剤に約5〜15分間浸漬することによつて定着
され、次に新しい定着剤に3回以内繰返し浸漬す
る。酢酸―メタノール及び/又はエタノール混合
物以外の定着剤を用いた場合には続いて好ましく
はメタノール及び/又はエタノールによりすゝぎ
を行なう。最も好ましい定着剤である酢酸―メタ
ノール及び/又はエタノール混合物を用た場合に
はすすぎは不用である。
第2工程(写真反転)。定着後、ポリペプチド
を酸化剤で処理して写真反転を行ない、非ポリペ
プチドの銀染色を防止する。適当な試薬としては
重クロム酸塩、過マンガン酸カリウム、分子状酸
素、フエリシアン化カリ、ヨウ素およびキノンが
挙げられる。これらのうち重クロム酸、重クロム
酸カリウムおよび分子状酸素が好ましい。重クロ
ム酸カリウムは特に好ましい。フエリシアン化カ
リウムは当初では本発明において試みられたが感
度が悪いことがわかつた。実験では0.03M重クロ
ム酸カリウムが最もよい結果を与えた。精製した
重クロム酸流体は組織染色において知られている
が(リーリエ及びフールマン著「組織病理学的技
術と実際の組織化学」、第4版、マツクグラウ
ヒル ブツク カンパニー、ニユーヨーク、
(1976年)第54頁参照)、その使用の根本原理は本
発明の場合と全く異なつている。典型的にはこの
工程は定着したポリペプチドゲルを約3〜10分間
(好ましくは約5分間)、好ましくは重クロム酸カ
リウムと少量の硝酸を含む水溶液に浸漬すること
により行なわれる。約0.03M重クロム酸カリウム
と約0.0015〜0.03(好ましくは約0.0016)M硝酸の
溶液が最も好ましい。一般に好ましくない実施態
様においてはこの工程の後で脱イオン水でゲルを
素早くすゝぐ。
第3工程(潜像形成)。この時点でポリペプチ
ドゲルを感光性塩溶液に浸漬し必要により作動照
射を行なう。銀塩、金塩、白金塩、パラジウム塩
及び/又はイリジウム塩を用いることができる
が、銀塩が比較的入手が容易でコストも安いので
好ましい。硝酸銀は最も好ましい塩である。この
塩の使用濃度はゲルの厚さとは逆になる(しかし
反比例の関係にはない)。従つて0.01mm以下の極
めて薄いゲルの場合には使用される金属塩の濃度
は一層高くする必要があるが、ゲルが厚くなると
薄い濃度のものが必要になる。典型的には0.8mm
の厚さのポリアクリルアミドゲルを用いた場合に
は0.01Mの硝酸銀水溶液が最も有効であることが
実験的にわかつた。上記工程2において適当な濃
度の酸化剤(例えば重クロム酸塩)を用いると工
程3において光照射またはその他の照射は必要な
くなる。実際に光は背景を大きくするので好まし
くない。このためこの染料は暗所または写真暗室
で用いられるような赤い安全灯の元で調製するこ
とが望ましい。この操作は露光することなく適当
な酸化剤によつて写真反転を行なうような写真学
における写真化学的反転に似ている。類推により
大抵の商業的写真反転操作(例えばカラースライ
ドフイルムの製造における操作)は全体として化
学プロセスであり、光やその他の照による作動を
利用していない。
ゲルの厚さが約1mm以上の場合あるいはDNA
のようなある種の有機高分子を染色するようなあ
る種の条件下においては光照射を使用することが
可能であり、むしろ好ましい。この照射は一般的
な方法により行なわれるが、写真化学反応を行な
わせるのに十分なものでなければならない。赤外
線及び/又は熱線からの光照射が有効であること
がわかつている。この照射を使用する場合、感光
性塩に浸漬する最初の数分間行なうのが好ましく
最大の感度を与える。典型的には1500ワツトタン
グステン源に相当する光を出す160ワツト蛍光グ
リツドランプのような明るい均一な光源を用いる
ことができる。この強度の飽和光源を用いた場合
5分の露光が適当であることがわかつた。1つの
例としてこの強度の光源を用いることなくポリペ
プチドゲルを実験室の周囲の光および熱にさらす
と、この染色法の感度は(ポリペプチドのスポツ
ト濃度によつて表わすと)50%以上低下した。ポ
リペプチドゲルは硝酸銀溶液に約10〜30分間、好
ましくは約20分間浸漬すべきである。十分な強度
をもつ光源を用た場合には光照射は浸漬時間のほ
んの一部でよいが硝酸銀浸漬時間と照射時間を適
宜決めてそれらを等しく且つ同時に行なうように
することもできる。
第4工程(現像)。次にこのポリペプチドゲル
を感光性塩溶液から取り出し必要によりすゝぎ、
その後で還元剤すなわち現像液で処理する。この
感光性塩溶液はこれを測定し所望の濃度に調整す
ることによつて再循環することができる。写真技
術において知られている多数の現像液を使用する
ことができる。これらの現像液としては鉄、タン
グステン、バナジウム及びモリブデンの金属化合
物およびヒドロキノン、ピロガロール、p―アミ
ノフエノール、p―フエニレンジアミン、パラホ
ルムアルデヒド又はホルムアルデヒドを初めとす
る有機化合物がある。これらのうち有機化合物が
好ましくホルムアルデヒド及び/又はパラホルム
アルデヒドが最も好ましい。ホルムアルデヒド及
び/又はパラホルムアルデヒドを用いる場合には
アルカリ化剤との混合物として使用するのが好ま
しい。このアルカリ化剤は典型的には炭酸ナトリ
ウム又はメタホウ酸ナトリウムである。ポリペプ
チドゲルが還元剤に接触するまで潜像の現像が続
くのでポリペプチドゲルを還元剤中に浸漬するこ
とが望ましく、すぐにポリペプチドゲルは感光性
塩から取り出される。これによつて感度の低下に
つながるようなゲル中の感光性由来金属の損失が
防止される。特に感光性塩溶液から取り出した後
すぐにこの蛋白質ゲルを還元剤中に約10〜20分間
浸漬すべきである。ホルムアルデヒド及び/又は
パラホルムアルデヒドを使用するとき、典型的な
還元溶液は1リツトル当り0.5mlのホルムアルデ
ヒドと0.3M炭酸ナトリウムの水性混合物である
このような還元溶液を用いるときには感光性塩溶
液からポリペプチドゲルを取り出した後すぐに還
元溶液の第1区分ですゝぎ、次にこのポリペプチ
ドゲルを同じ溶液の第2部分に約10〜20分間静か
に撹拌しながら浸漬することが望ましい。この後
者の浸漬時間は変えることができ所望の強度の染
色ができるまで一般に約15分間とすべきである。
染色が完了したら還元(現像剤)溶液を捨て、ポ
リペプチドゲルを蒸溜水で完全に洗浄する。必要
により好ましくはこのポリペプチドゲルを還元溶
液から取り出し洗浄する直前に酸溶液に浸漬す
る。この酸溶液は酢酸、クエン酸又は塩酸の水溶
液であり酢酸(1〜3%)が好ましい。この酸溶
液は染料の現像を停止する機能を有し約5分間使
用すべきである。
本発明の写真化学的銀染色を用いた継続試験に
より微量の蛋白質に対する感度は主として上記潜
像、現像工程の際のゲルからの銀の拡散によるも
のであることがわかつた。これは次の実施態様に
よつて染色操作を再循環することにより克服する
ことができる。
ゲルを酸溶液に浸漬し(必要により更に1回以
上酸溶液浸漬と洗浄を繰返し)、現像を停止した
後、第3工程(潜像形成)と第4工程(現像)を
繰返す。この感光性塩工程以降からの循環によつ
て現像の際にゲルから銀が拡散することによつて
起こる銀の消耗が少なくなる。厚さが1mmのゲル
を用いた場合、各バンド即ちスポツトに析出した
銀濃度は炭酸ナトリウムとホルムアルデヒド溶液
中約20分間で最大に達する。新鮮な炭酸ナトリウ
ムとホルムアルデヒドを添加してもこの時点でス
ポツトの濃度を高くすることはない。しかし循環
することによつて(硝酸銀を置き換えることによ
つて)付加的な濃度が達成される。もしポリペプ
チドが更に染色を必要とする場合には更に1回以
上の循環操作を行なうことができるが、循環を繰
返すと背景の濃くなることが問題となる。
本発明の応用例には次のようなものがある。
(1) ゲル電気泳動によつて分離された血液中ポリ
ペブチドのルーチン検査。その感度ならびにポ
リペプチド濃度との直線関係から本発明の染色
法を用いてポリペプチドの異常または病変(肝
蔵病や心蔵病において起こるような)を分析す
ることができる。
(2) 遺伝子の異常および発生の異常に関連がある
羊膜液の異常なポリペプチドパターンを検出す
ることにより胎児の異常を出産前診断するこ
と。
(3) 脊髄液中のポリペプチドパターンの分析によ
り中枢神経系の病気を診断すること。本発明の
ポリペプチド用の銀染色が開発される前は約40
種類のポリペプチドバンドが見られた。今では
本発明の染色法を用いて400種類以上のポリペ
プチドを同定することが可能である。
(4) 適当な場合には血清、脊髄液、尿などの中の
ポリペプチドホルモンの検出およびその濃度の
定量。
(5) 遺伝学研究、生理学研究及び/又は病生理学
研究のための細胞ポリペプチドパターンの分
析。
(6) これまで同定可能であつたものよりも低濃度
の汚染物を同定することによるポリペプチドの
精製。
(7) 高濃度にすることなく尿および脊髄液中に低
濃度で存在するポリペプチドの検出。
(8) 本発明の染色法を高分解能ポリペプチドマツ
ピング法と併用して新陳代謝現象の数値化、病
生理学プロセスの評価および突然変異の検出を
容易に行なうこと。
(9) ポリペプチド濃度によつて監視される新陳代
謝経路上の薬物療効果の評価。
(10) 悪性細胞に関連する特徴的なポリペプチドを
観察することによる腫瘍の診断。
(11) 一般に、特に評価試料のポリペプチド含量が
少ない場合に分析技術と併用して本発明の染色
法を使用すること。
(12) 紙(特に硝酸セルロース紙)上でポリペプ
チドを沈澱させ、本発明の方法によ染色するこ
とによるポリペプチド(蛋白質)アツセイ。定
着は必要ないがその他の点で染色操作は同じで
ある。
(13) 本発明の方法を用いて組織染色を行なうこ
とができる。バイオブシーなどによつて得るこ
とができるような組織片の染色は特に本発明の
方法に従つて行なわれた場合には感度が高い。
(14) 本発明の方法を用いて染色体を染色するこ
とができる。更に高感度でバンドのパターンを
識別することが可能であり、また恐らくより多
くのバンドを示すことができる。これは出産前
の診断および特定細胞の積極的な同定並びに比
較的な同定を行なう際に特に有用である。
実施例
実施例 1
(本発明の銀染色)
オ・フアーレール氏が解剖生化学、第250巻、
第4007頁〜第4021頁(1975年)に開示した二次元
電気泳動法によつてポリペプチドを分離した。10
%アクリルアミドの第2方向ゲルは16×12cmであ
り、厚さ0.8mmであつた。ポリペプチドを定着し、
過剰のジラウリル硝酸ナトリウムはエタノール
(10%)と酢酸(5%)の水溶液を用いて200mlず
つ3回10分間すゝいでゲルから除去した。
次にこのポリペプチドゲルを0.034M重クロム
酸カリウムと0.032N硝酸の200ml溶液に5分間浸
漬した。このゲルをそれぞれ200mlの脱イオン水
で3回各2分間洗浄し、0.012M硝酸銀200ml中に
20分間浸漬した。次にこれを0.21M炭酸ナトリウ
ムと0.5mlの市販ホルムアルデヒドを1中に含
んでいる現像液の300mlアリコートを2回用いて
素早くすすいだ。像が所望の濃度に達するまでこ
の溶液の第3アリコート中でこのゲルを静かに撹
拌した。現像液を捨て0.2M酢酸100mlを加えて現
像を停止した。このゲルを水200mlで2回洗浄し
てからプラスチツクバツグに収納し、シールし
た。硝酸銀中で最初の数分間比較的強い均一な光
または熱にこのゲルをさらすと最大の感度が得ら
れる。均一な強度の蛍光光源が最もよい結果を与
えた。ゲルの厚さが1mm以上になるとやゝ感度が
失われることがわかつた。
本発明の銀染色は組織学的に誘導された銀染色
よりも少なくとも等しいか恐らくやゝ感度が高い
ことがわかつた(第1図)。この2種類の染料を
使つて得られた濃度は広範囲にわたつて蛋白質濃
度に比例した。二次元ゲル上につくつたポリペプ
チドのスポツト数から写真化学銀染色がゲル中の
ポリペプチドの存在を検出するのに組織学的染色
と少なくとも同じように有効であることが証明さ
れた。この2種類の染料はポリペプチドに対して
同様の特異性を示した。大腸菌(E.coli)または
人の細胞リゼートをプロテアーゼK(ポリペプチ
ド分解酵素)で処理するとゲル上のすべての分離
したスポツトが消えた。
この染料の有用性は第2図および第3図に示し
てある。第2図および第3図にはいろいろな部分
からとつた霊鳥類の脳脊髄液(CSF)およびプラ
ズマの電気泳動パターンが示されている。CSFは
6頭の赤毛猿マカク(Rhesusmacaque)側室
(Lateral ventricle)、システルナマグナ
(Cisterna magna)及びランバースペース
(Lumbar space)から得られた。アルブミン、
α1―アンチトリブシンハプトグロビン、イムノ
グロブリンG(ライトチエーンおよびヘビーチエ
ーン、Gcグロブリン、α2HS糖蛋白質、α1―アン
チキモトリプシン、α1―β―糖蛋白質及びトラ
ンスフエリンをはじめとする多数のポリペプチド
の分布に定量的な差が認められた。これらは側室
からのCSF中により低濃度で存在している。プラ
ズマ中は見られないある種のCSFポリペプチドも
側室CSF中により低濃度で存在していることがわ
かつた。しかしその幾つかが図面において矢印で
示されているようなその他のCSFポリペプチドは
側室CSF中に認められなかつた。このことは個々
のポリペプチドの変化がCSFの小区域で起つてい
ることを示している。
ヒル、マツクケニル、マツクグツキン、コール
ドステイン及びサビユー氏等はマヨ臨床学会報、
第33巻、第686頁〜第698頁(1958年)において、
一次元電気泳動を用いてアルブミン、プレアルブ
ミン及び4つのグロブリンフラクシヨンについて
脳脊髄液中のグラジエントを証明した。これらの
研究者はアルブミンと4つのグロブリンフラクシ
ヨンの濃度は側室CSFにおいて低く、側室CSFは
プレアルブミンの濃度が相対的に高いということ
を発見した。免疫学的方法を用いて血清中に存在
しない9種類の抗原種をCSF中に発見した。最近
アフイ ニテイークロマトグラフイーと等電点集
中によつてCSF―特異蛋白質を予備的に分離する
方法が提案された。本発明の銀染色二次元電気泳
動ゲルはCSF中の300種類以上のポリペプチドを
定量することおよびCSFならびにその他の組織び
液中における蛋白質の変動を直接目で見ることが
できる。
上記第1図は原始的な組織化学的に得られる染
色〔スイツツアー、メリルおよびシフリン
(1979)〕を、本発明の実施例1の改良された銀染
色と比較したものである。これは大腸菌(E.
coli)リゼートゲルパターンの小さな区域内にお
けるすべてのポリペプチドスポツトの濃度対濃度
をブロツトしたものである。傾きは1.08、Y切片
は−8.1、相関係数は0.94であつた。ゲルはナシ
ヨナル ビユーロー オブ スタンダード
(National Bureau of Standards)に隣接して
配置し、写真濃度標準の目盛りを付け、Tri―
X120mmフイルム(コダツク)で撮影した。次に
この写真像を1000HS走査型デンシトメーター
(オブトロニクス インタナシヨナル インコー
ポレーテツド、ケルムスフオード、マス、米国)
を用いて100ミクロン分解能で走査した。検量用
濃度標準を用いて像濃度を光学濃度単位に変換し
た。この変換によりゲル像を写真および走査濃度
法において重要なバリエーシヨンのために規格化
した。測定はIP5000イメージプロセツサ(デア
ンザシステムズ社、サンジヨーズ、カリフオルニ
ア)およびPDP11/60コンピユータ(デジタル
イクイツプメント社、マールボロ、マサチユーセ
ツツ、米国)により背景差引きを行ない同一の測
定窓を用いて行なつた。初めのゲルパターンは
10μgの大腸菌リゼート蛋白質を上記オフアーレ
ールの方法に従つて二次元ゲル電気泳動にかける
ことによりつくつた。
第2図は本発明の実施例1の銀染料を用いて染
色した霊鳥類の脊髄液およびプラズマの二次元電
気泳動パターンを示すものである。試料はそれぞ
れの成熟した赤毛猿マカクから腰または腔に針を
刺し或いは側室からカニユーレで取り、或いは静
脈に針を刺して採取した。CSFサンプルは4℃で
10%ポリエチレングリコールに対して透析して4
倍に濃縮した。それぞれの濃縮したCF試料の15
マイクロリツトルとプラズマ1マイクロリツトル
を電気泳動にかけた。図面において側室CSFパタ
ーン上の矢印は側室CSFに比較的多い濃縮ポリペ
プチドを示している。
第3図は第2図に示したゲルの小区域を拡大し
て示す複合図面である。これはポリペプチドパタ
ーンに大きな差が認められるような部分である。
図面の矢印は側室CSFに比較的多く濃縮されたポ
リペプチドを示している。
実施例 2
(一般的な試料調製及び電気泳動)
試料調製、人間の末梢血液リンパ細胞をヘパリ
ン処理したチユーブで減菌条件下において静脈に
針を刺して得たFicoll―Hypaqueグラジエントで
450×Gで40分間遠心してリンパ細胞を分離した。
この細胞を燐酸塩緩衝食塩水(PH7.4)で2回洗
浄し凍結―解氷を3回行なつた。2%ジラウリル
硫酸ナトリウム5%メルカプトエタノール、20%
グリセロール、2%バイオライト3/10(バイオ
ラツド、リツチモンド、カリフオルニア、米国)
及び2%ノニデツト)(Nonidet)P―40(BRL、
Bethesda、Md、米国)を含む溶解溶液(100マ
イクロリツトル/試料)を加え、この試料を95℃
で、5分間加熱した。加熱後この試料を氷浴中で
速やかに冷却して室温にし12000Gで2分間遠心
した。上澄み液を−70℃で貯蔵した。プラズマの
試料はヘバリン処理した静脈血液を6倍量の溶解
溶液と加熱して蛋白質を変性することにより調製
し−70℃で保存した。
電気泳動、オフアーレールの操作に従つてリン
パ細胞と大腸菌蛋白質の二次元電気泳動を行なつ
た。1.6%(5−7)と0.4%(3−10)のアムホ
リン(ampholines)の混合物を用いて等電点集
中を500ボルトで20時間行なつた。10%の均一な
アクリルアミドゲル(0.8mm厚)と4.75%のアク
リルアミドのスタツキング(stacking)ゲルを用
いて第2方向電気泳動を20mA/ゲルで行なつ
た。プラズマ蛋白質標準は5マイクロリツトルの
変性プラズマを10マイクロリツトルの20%グリセ
ロールと混合し、この溶液をトラフ中の0.1%
SDS存在下にPAGEゲルの表面におくことにより
調製した。20mAで、電気泳動を行なつた後、こ
のゲルを電流方向に対して平行にスライスして細
長くカツトし、メタノール(50%)と酢酸(12
%)で定着し、使用するために保存した。精製し
た変性低分子量及び高分子量のマーカー蛋白質を
予備形成した窪みに入れ、ポリアクリルアミドゲ
ル電気泳動をプラズマ蛋白質と同様に行なつた。
染色、スイツツアー、メリルおよびシフリン氏
等(1979年)によつて記載された一般的な組織化
学的に得られる染色を行ない、これを最近開発さ
れた本発明の銀染色方法と比較した。組織化学的
染色は「ブライン行動評価」、第2巻、第213頁〜
第237頁(1969年)に記載されたデ オルモス氏
の銅―銀法に基づくものである。これを実施する
には3時間かゝりゲル当たり915gの銀を必要と
する。
実施例 3
(本発明の銀染色)
(1) ポリペプチド試料を注入したゲルは10%メタ
ノールと5%酢酸の溶液で定着し、次にこれを
これと同じ溶液で10分間ずつ2回洗浄し残つて
いるジラウリル硫酸ナトリウムを除去した。
(2) 次にこのゲルを0.03M重クロム酸カリウムと
0.0016M硝酸を含む溶液200ml中に5分間浸漬、
次に脱イオン水200mlでそれぞれ2分間ずつ3
回すゝいだ。
(3) 次にこのゲルを均一な光源で照らしながら20
分間0.012M硝酸銀(200ml)に浸漬した。
(4) 硝酸銀を捨て、ゲルを0.3M炭酸ナトリウム
と0.5mlの市販ホルムアルデヒドを1中に含
む水溶液を含んでいる現像液のアリコート300
mlで2回速やかにすゝいだ。次にこのゲルを像
が所望の濃度に到達するまで(約15分間)現像
液の第3アリコート中で静かに撹拌した。染色
が完了した後、この現像液を捨て、ゲルを蒸溜
水で十分に洗浄するか或いは0.02M酢酸止液に
5分間置き次に蒸溜水で洗浄した。
濃度測定、このゲルの脇に段階的濃度標準(ゲ
ル濃度の標準化を容易するものとして)を置き
120mmTri―Xフイルム(コダツク)で写真に撮
つた。“3D”光学濃度レンジを用いて100ミクロ
ン分解能でP―1000HS走査型デンシトメータ
(オプトロニクス インタナシヨナル インコー
ポレーテツド社、ケルムスフオード、マス)によ
りネガを走査した。このデータをデアンザ
(DeAnza)5000イメージプロセツサを備えた
PDP11/60コンピユータにより処理した。同じ
ゲル溶液を特定のポリペプチドバンドおよびスポ
ツトについて測定した。ネガ上の濃度標準を用い
てコンピユータイメージを標準化し写真および操
作技術における変動を補正した。背景はポリペプ
チド付近の低濃度値を差引くことにより、或いは
幾つかの実験においてゲルの小区域の濃度ヒスト
グラムをつくりモード濃度を同定することにより
評価した。ポリペプチドバンドの大きさを測るた
め背景濃度(濃度ヒストグラムにより測定され
た)より大きな濃度をもつバンドの面積を計算し
た。
プラズマゲルストリツプを用いて光効果を調べ
た。この実験およびすべての染色に用いた光源は
160ワツトの蛍光グリツドランプ(アリスト グ
リツド ランプ プロダクト社、ワシントン、ニ
ユーヨーク、米国)であり、このランプは1500ワ
ツトのタングステン源に等しい光を発する。
実施例2、3及びその他の実験結果の分析
本発明の銀染色法よるポリペプチドの染色は実
際次の3つの変数、即ち露光、ポリペプチド濃
度、および現像時間によつて著しく影響されるプ
ロセスである。硝酸銀工程の際の強い露光を省略
するとポリペプチドスポツトの濃度は強い露光に
よつて得られる同一のゲル中の濃度の50%以下に
なつた。飽和露光を使用すると光源による露光5
分後感度の上昇は起こらないことがわかつた。
異なるポリペプチド濃度によつてゲルを染色
し、それらの濃度が第4図に示されているように
互いに接近するようにすることができた。このゲ
ル上の45種類のそれぞれのポリペプチドの全体濃
度(背景を差引いたもの)の分析によりポリペプ
チドの濃度差が10倍より大きくない限り、濃度は
ゲル間で比例することが明らかになつた。ポリペ
プチド濃度と濃度との関係は写真学において見ら
れる全露光量と濃度との間の関係に類似してい
る。過剰量のポリペプチド混合物を適用すると多
くのポリペプチドは染色の飽和を示した。これは
丁度過剰露光条件において写真ネガの領域が飽和
を示すのと同じである。この染色の飽和によつて
濃度対濃度プロツトの相関係数はより小さくなつ
た。ポリペプチド混合物の適用量が少なくなるほ
どそれだけ多数のポリペプチドがポリペプチド染
色曲線の直線部分に載つてくる。
染色れた精製ポリペプチドの分析により現像の
際に濃度が比例て増大すること、および染色は
0.8mm厚のゲルを用いるとき、感度の限界
(0.1ng/mm2)から約2ng/mm2まで直線的であるこ
とがわかる。現像中ゲルを写真に撮り次に濃度を
測定することにより第5図にされているような一
連のポリペプチド濃度対濃度の曲線をつくつた。
ポリペプチド濃度対濃度の闘効果は見られなかつ
た。それぞれのポリペプチドに対する濃度対時間
の曲線を第6図に示す。第6図は異なる濃度のポ
リペプチドを含む領域の現像は同じ時間経過に沿
つて進行するので、ポリペプチド対ポリペプチド
の比は現像が進行するに従つて(背景濃度を差引
くことを前提として)激しく変化することはない
という事実を示している。
写真現像の場合と同様にこの現像曲線の直線部
分の傾きは現像時間が長くなるにつれて大きくな
る。一度最大の染色が達成されると(現像液中8
〜12分)さらに現像を行なつても背景レベルが上
がるだけで最終的にゲル全体が黒くなつてしま
う。
写真では現像時間が長くなると共に濃度/露光
関係の傾きが大きくなることを示す“ガンマ曲
線”をつくることができる。第7図は本発明の銀
染色したポリペプチドについて現像時間が長くな
るに従い濃度/ポリペプチド濃度の傾きが同じよ
うに大きくなることを示している。濃度/ポリペ
プチド関係の傾きは異なるポリペプチドについて
非常に増加する。この実験において見られる平ら
な部分は銀の消耗によるものであつて現像液の消
耗によるものではない。というのは現像液を供給
しても更にイメージの形成が起こることはないか
らである。
それぞれの精製ポリペプチドについてのこのよ
うな発見はすべてのゲルパターンにおいて再現さ
れた。大腸菌リゼートパターンを現像の際に連続
的に写真に撮り25種類のポリペプチドスポツトの
濃度をモニターすると第8図に示されているよう
に濃度対濃度の相関係数は平均のポリペプチド濃
度が2倍異なる時間の間において0.90より大きか
つた。
銀染色を定量的または定量的に使用する場合に
は困難な問題がある。その2つを第9図に示して
ある。濃いポリペプチドスポツトの中央部分にた
またま濃度の低い領域が見られる。まれに濃いス
ポツトに隣接してより低濃度の背景領域が見られ
ることがある。現像を制限するような反応生成物
および新鮮な現像液の拡散の効率を制限する濃い
エマルジヨンを用いなければならない初期の写真
撮影者よつて同様の人工物が観察されている。現
像時間を長くすることによつてこのようなネガ染
色は目立たなくなり且つ消えてしまうことがある
が、背景は大きくなり、ポリペプチド濃度対濃度
関係の傾きは大きくなり、かつ染色の直線性が得
られる領域は少なくなる。その1つのタイプがネ
ガ染色である。染色の飽和はスポツトあるいはバ
ンドにおける定量可能なポリペプチド濃度を制限
する(一般に2ng/mm2より高い濃度)。使用した
ゲルの厚さ(0.8mm)より厚いゲルを用いると第
3の問題が起こる。分離像がスラブゲルのそれぞ
れの側に現われる。これは上記拡散の問題が大き
くなつたためか或いはこのような厚いゲルの中で
ポリペプチドの分布に事実上差があるということ
に基づくものである。
二次元電気泳動はそれが単一の配置で数百のポ
リペプチドを分離することができるという能力が
あるため、生理学や遺伝学の分野において貴重な
方法となつている。これらのポリペプチドの定量
はその濃度が正確にポリペプチドの濃度と関連を
もつているポリペプチドスポツトの正確且つ感度
のよい微小濃度測定に依存している。この規則性
を有するポリペプチド視覚化法にはオートラジオ
グラフイー、有機染料を用いる幾つかの方法、以
下に説明する本発明の銀染色法がある。これらの
ポリペプチドの定量分析がうまく行なえるかどう
かは内部試料比較のための適当な分析法の選択に
かゝつている。本発明のために特定の細胞または
標本中にほゞ一定量存在し構成的に合成される多
数のポリペプチドが利用された。このようなポリ
ペプチドは内部標準として作用するということが
できる。これらの構成ポリペプチドは先ずチヤー
ジや分子量の内部マーカーとして使用され、これ
らのパラメータは目的とするポリペプチドについ
ておよび異なつたゲル中のポリペプチドスポツト
の正確な対をつくるために正確に評価することが
できる。次に濃度計で測定を行なつた後、構成ポ
リペプチド濃度を使用して特定のゲルから得られ
た濃度を参照ゲルにおいて見い出された濃度に対
して標準化する。700種類ものそれぞれのポリペ
プチドと、同様の試料のゲルとの間の相関係数は
一般に0.92より大きい。分離ゲル上の等価スポツ
ト間の平均誤差は15〜30%である。像の視覚化お
よび定量濃度測定の改良は電気泳動の分析技術に
第3の次元を与えている。
第4図は異なつた量のポリペプチドを使用する
効果を例示する目的でリンパ細胞リゼートゲルの
同一の小区域を示すものである。次の量のポリペ
プチドがそれぞれのゲルに負荷された:200μg
(20μl)、100μg(10μl)、50μg(5μl)、25μg(
25μl)
及び10μg(1μl)。それぞれのゲルにおける45種類
のそれぞれのポリペプチドスポツトの全濃度(平
均濃度―背景濃度)×面積を別のゲルのそれぞれ
における対応するスポツト濃度と比較した。相関
係数および傾きは次の通りであつた。
The present invention relates to an ultrasensitive metallic silver staining method for polypeptides fixed on synthetic gels, particularly polyacrylamide gels. The detection and identification of polypeptides is of fundamental importance in many fields of biology and clinical medicine. In some endeavors, such as the genetic selection of mutational events, the monitoring of pathophysiological changes, and the diagnosis of genetic diseases, the efficiency of research is due to the use of polypeptides that can be detected and identified in cellular extracts of body fluids. is directly proportional to the number of Further, polypeptides, hormones, etc. that exist in trace amounts are extremely important for various medical reasons. Electrophoresis (commonly defined as the movement of charged particles in solution under the influence of an electric field) is a major laboratory detection and identification method, especially for polypeptides and other micromolecules, e.g. nucleic acids. It is useful as a material. Electrophoresis can also be used to analyze small particles such as viruses, cells, subcellular
-cellular), cell organelles, and organic molecules such as steroids and amino acids. As a result of continued development of two-dimensional gel electrophoresis,
It has become possible to separate thousands of polypeptides from complex biological mixtures. However, the inability to detect polypeptides present at low concentrations limits the application of this method, particularly in clinical screening for pathological conditions, endocrinology, mammalian metabolism, developmental biology, and immunology. This improved gel electrophoresis method greatly increases the separation of polypeptides, so that visual detection methods using common polypeptide dyes are no longer suitable. The most commonly used general polypeptide dye is Coomassie blue (Coomassie blue).
Blue), which can be considered a prototype. This class of dyes relies primarily on electrostatic attraction between the dye and the polypeptide, stabilized by van der Waals forces. In fact, Coomassie Blue and a variety of other dyes exhibit particular affinities for polypeptides with specific charges.
Coomassie blue, an acidic dye, stains basic polypeptides most strongly, and crystal violet is the most effective dye for acidic polypeptides. Other dyes for which the quantitative properties of staining are already known include Amido Black and Fast Green.
Green) and Fe 2+ -bazophenanthroline sulfonate. In contrast to this, Remazol
Brilliant Blue Earl (Remazol
The Brilliant Blue® method relies on covalent bonding between the dye and the polypeptide. For Coomassie Blue, polypeptide concentrations of 0.05 to 2 μg were determined using relative spot area parameters by staining for 30 minutes in a 1.5 mm diameter gel.
It was found that there is linearity in the range of . When staining is carried out for 60 minutes instead of 30 minutes, the slope of the relationship between area and concentration increases, and at 1 μg or more, it reaches saturation and loses linearity. Fluorescent amines can react with the terminal amino and ε-amino groups of polypeptides in gels to obtain a sensitivity at least equal to that of Coomassie Blue, with 1 to 1 per "spot".
Linearity in the 7μg range. MDPF (2-methoxy-2-4-diphenyl-3(2H)-furanone)
When electrophoresis is performed after fluorescently labeling a polypeptide using the method, linearity is obtained in the range of 10 ng to 10 μg of protein. However, when electrophoresis is performed after fluorescently staining a polypeptide, the electrophoresis pattern may change. There are other methods that do not require modification of the polypeptide prior to electrophoresis. Such methods include photodensitometric scanning of absorption at 280 nm, binding of radiolabeled or fluorescent ligands such as concanavalin A to the glycoprotein, binding of antiserum to polypeptides on the gel surface, and There is a method of staining the polypeptide portion of A method for staining specific polypeptide parts is to stain the side chains of carbohydrates with PAS.
sulfhydryl groups with 5,5′-dithiobis(2-nitrobenzoic acid), copper polypeptides with cyanide-tetrazolium, cadmium polypeptides with dipyridyl-ferrous iodide, and Ca 2 -polypeptides with 45 Ca autoradiation. There is a method of staining with graphie. Radioactive detection methods are more sensitive than staining methods but are generally impractical. In vivo, radioactive labels can alter cellular metabolism, and it is not possible to label human polypeptides. In vitro, radiolabels have the disadvantage of altering the electrophoretic mobility of the polypeptide. Furthermore, radioactive reagents can be very expensive in some cases and give rise to the problem of "autoradiographic diffusion" when exposed for long periods of time to detect trace amounts of polypeptides. Polypeptides labeled with radioactive precursors can be detected by autoradiography or fluorography. These methods are standardized and used quantitatively. Quantitation can be easily performed by placing a set of radiographic standards adjacent to the gel when exposing the film. Fluorography requires the gel to be impregnated with a scintillating fluorophore. Fluorography is most useful when labeling with low energy beta emitters or when increased detection sensitivity is required. In order to use fluorography quantitatively, it is necessary to cover it with a film in advance.
Recently, a method has been announced in which polypeptides are chemically radiolabeled in vitro and then subjected to electrophoresis. Such a method is based on the ε-
There is reductive methylation of the amino group and reductive methylation of the α-amino group of the N-terminal amino acid. This can be done with formaldehyde and sodium cyanoborohydride. C 14 formaldehyde or 3 H sodium cyanoborohydride can be used as radiolabels. N-succinimidyl [2,3- 3 H]propionate can be used to covalently label the terminal group and the ε-amino group in vivo or in vitro. All of these methods unfortunately alter the mobility of the labeled polypeptide. The above staining methods are difficult to perform, dangerous, time-consuming, and detect proteins present in low or trace concentrations when the polypeptide is not heavily labeled. The sensitivity is not sufficient for this purpose. One problem exists when using body fluids, such as cerebrospinal fluid or amniotic fluid. These body fluids are generally difficult to collect in large quantities and contain large amounts of certain types of proteins. Such amounts of protein change the electrophoretic pattern when a sufficient amount of sample is analyzed to examine specific trace polypeptides. A highly sensitive silver staining method for analyzing polypeptides in polypeptide gels has recently been developed. These methods suffer from the disadvantages of consuming too much silver, being too complex, and although in most cases are more sensitive than silver-free dyes, they are less sensitive or reproducible than the improved method of the present invention. inferior in gender. Mr. Kerenyi and Mr. Gallias, “Highly sensitive methods for detecting proteins by electrophoresis, immunoelectrophoresis, and immunodiffusion agents,” Clinical Chemistry Acta, Vol. 38, pp. 465-6.
467 (1972) discloses a silver dye for proteins in agar gels. In this document, the gel is immersed in potassium ferrocyanide and then in two different developers. The first solution contains sodium carbonate and water, and the second solution contains ammonium nitrate, silver nitrate, tungsten silicate, and formaldehyde. The use of polyacrylamide gels has been mentioned as a possibility. Mr. Kerenyi and Mr. Gallias, “On the problem of quantitative artifacts physically occurring in silver staining in electrophoresis,” Clinical Chemistry Acta, Vol. 47, pp. 425-
436 pages (1973), continued the research on silver staining published in 1972. It has been discussed to prevent artifacts from occurring during dyeing. After soaking the protein-containing gel in potassium ferrocyanide, Mr. Bielhik writes in "Agar gel electrophoresis of unconcentrated cerebrospinal fluid", Journal of Neurology, Vol. 209, pp. 59-63 (1975). A method for silver staining in agar gel using two solutions is disclosed. The first solution is a sodium carbonate solution and the second solution contains ammonium nitrate, water, formaldehyde, tungsten silicate and silver nitrate. Reported results, although generally favorable, are mixed. Mr. Kerenyi and Mr. Gallias (1972) above
The explanation is that although this is a repeat of the method, it does not seem to be generally accepted because a separate band in the gamma region of the electropherogram is not detected and a large number of artifacts are found. is being done. Beerheek himself has found difficulties with bands in several areas. Kulchaer Lowenthal and Van Soom, “Electrophoresis of cerebrospinal fluid proteins without preconcentration,” Acta Neurology Berg, Vol. 79, pp. 335-
337 (1979) discloses a silver staining method using two solutions after soaking a protein-containing gel in potassium ferrocyanide. The first solution contains sodium carbonate and the second solution contains ammonium nitrate, water, formaldehyde, tungsten silicate, and silver nitrate. The article concludes that this staining is comparable to that obtained for conventional electrophoresis using Amidoblack staining for concentrated cerebrospinal fluid. Switzer, Merrill and Shiffrin, “Highly Sensitive Silver Staining for Detecting Proteins and Peptides in Polyacrylamide Gels,” Anatomical Biochemistry;
Silver staining is disclosed in Vol. 98, pp. 231-237 (1979). The method involves soaking the gel in various methanol and acetic acid mixtures for at least 25 hours, soaking the gel in paraformaldehyde solution for 0.5 hours, soaking the gel in cupric nitrate and silver nitrate solutions for at least 0.5 hours, Diamine solution (silver nitrate,
Proteins are fixed by soaking the gel in NaOH (a mixture of NH 4 OH and ethanol) for 10 minutes and then reducing the gel dye twice with formaldehyde and citric acid. This dye was found to be more than 100 times more sensitive than Coomassie Blue, which is comparable to autoradiography. Merrill, Switzer and Van Keulen et al. ``Trace polypeptides in cell extracts and human body fluids detected by two-dimensional electrophoresis and high-sensitivity silver staining'',
International Academic Society, USA, Vol. 76, pp. 4335-4339
(1979), using the dyes disclosed by Switzer, Merrill and Shiffrin et al. in Anatomical Biochemistry (1979). Several potential clinical uses are discussed, and it is demonstrated that this dye is more sensitive than Coomatsie Blue and is less expensive and faster than autoradiography. Orclay, Kirsch and Morris et al., “A simple ultrasensitive silver stain for detecting proteins in polyacrylamide gels,” Anatomical Biochemistry, Vol. 105.
Volume, pp. 361-363 (1980), the above-mentioned Switzer, Merrill and Shiffrin et al. (1979)
Discloses the application of silver dye, which was first disclosed by (2011). In this disclosed method, (1)
Soak the gel in glutaraldehyde for 30 minutes, (2) rinse and soak the gel in water for at least 2 hours, (3) add ammoniacal silver solution (a mixture of NH 4 OH, NaOH and AgNO 3 ), (4 ) The gel is transferred into a mixture of citric acid and formaldehyde and (6) washed in water for at least 1 hour. To simplify the initial operation, cupric nitrate,
The benefits are described as eliminating the silver nitrate step and reducing the amount of silver required. When repeating this method in connection with the present invention, when comparing the dyeing method of Oaklei, Kirsch and Morris above with the improved method of the present invention,
The sensitivity was found to be significantly low (approximately 50%). There is still no patent disclosing silver dyes for proteins or with greater certainty than the above monograph. US Pat. No. 3,873,433 does not disclose a silver dye, but rather a method for staining proteins by forming an organic complex with a divalent element such as calcium or magnesium. US Pat. No. 4,167,467 does not disclose a silver dye, but rather a method for quantifying lipoprotein free cholesterol by enzymatic measurement using a cholesterol oxidase substrate. The present invention provides a silver staining method that can detect polypeptides at 0.01 ng/mm 2 . The method is similar to photochemistry and involves (1) fixation of the polypeptide, (2) photographic reversal using an oxidizing agent, (3) formation of a latent image, preferably with silver nitrate, and (4) visible staining. It consists of a continuous process of development and development. The silver staining method of the present invention can be used for clinical and laboratory tests of blood-derived polypeptides and other polypeptides separated by electrophoresis, for prenatal diagnosis of fetal abnormalities by testing amniotic fluid, and for prenatal diagnosis of fetal abnormalities by testing amniotic fluid. diagnosis of central nervous system diseases by analysis of polypeptide patterns; analysis of cellular protein patterns for physiological and pathophysiological studies; applications in visualization and quantification of polypeptide hormones; detection of proteins or polypeptides; There are other applications that require quantitative determination. Any gel composition suitable for use in electrophoresis can be used in the present invention. Typical gels are polyacrylamide, agarose and cellulose acetate. Cellulose acetate and agarose gels give a brownish background when used in the method of the invention (agarose is slightly darker), so polyacrylamide is preferred. All of these gels are suitable if this brownish background can be eliminated. Although the staining method of the present invention has its primary use in staining polypeptides on gels, this staining method (sometimes omitting the fixation step) has not yet been applied to the histology of tissue sections such as biopsies. It is useful in performing complex staining and protein analysis of polypeptides isolated from restricted materials. Next, preferred embodiments of the present invention will be described. The silver staining method of the present invention consists of the following four basic sequential steps: (1) washing and fixing, (2) photographic reversal, and (3)
It consists of latent image formation and (4) development. The methods of the invention can be used in combination with gel electrophoresis, polypeptide assays and tissue staining. Because the silver staining of the present invention is highly sensitive, this method is most useful in combination with electrophoresis, especially two-dimensional electrophoresis. The method of the invention is described below, particularly in relation to electrophoresis using polyacrylamide gels. First step (washing and fixing). After introducing a sample that is thought to contain a polypeptide into a gel using a conventional method, it is necessary to elute from the gel substances that may fix the polypeptide in the gel and interfere with the staining operation. Examples of substances to be eluted include ampholytes used in the isoelectric concentration step of two-dimensional electrophoresis, reducing substances in the electrophoresis slow solution,
There are detergents (eg sodium lauryl nitrate) used in electrophoresis. Washing and fixing steps are common in all polypeptide gel staining methods, but are particularly important when small amounts of polypeptide are present. Common fixing agents such as glutaraldehyde, oxides of heavy metals such as mercury, lead and osmium, formaldehyde, paraformaldehyde, trichloroacetic acid and acetic acid can be used. However, glutaraldehyde and heavy metal oxides pose health risks and should not be used. Trichloroacetic acid (10%), acetic acid, formaldehyde or paraformaldehyde are preferred fixatives, but these all usually have to be washed from the gel with methanol or ethanol before staining. The most preferred fixing agent is ethanol and/or methanol (approximately
(10-50%) and acetic acid (about 5-20%), with about 10% ethanol and about 15% acetic acid being optimal. The effect of fixatives is not precisely understood.
The above fixatives have been used in histology and protein electrophoresis for many years. It has at least been shown that the relative concentration of protein is kept constant using the fixative described above, without using modern assay methods using external and internal standard proteins for this gel. Typically, the gel is fixed by soaking in the fixative for about 5 to 15 minutes and then repeatedly soaked in fresh fixative for up to three times. If a fixing agent other than an acetic acid-methanol and/or ethanol mixture is used, rinsing with methanol and/or ethanol is preferably followed. No rinsing is necessary when using the most preferred fixing agents, acetic acid-methanol and/or ethanol mixtures. Second step (photo reversal). After fixation, the polypeptide is treated with an oxidizing agent to perform photographic reversal and prevent silver staining of non-polypeptides. Suitable reagents include dichromate, potassium permanganate, molecular oxygen, potassium ferricyanide, iodine and quinones. Among these, dichromic acid, potassium dichromate and molecular oxygen are preferred. Potassium dichromate is particularly preferred. Potassium ferricyanide was initially tried in the present invention but was found to have poor sensitivity. In the experiment, 0.03M potassium dichromate gave the best results. Purified dichromate fluid is known for histological staining (Lillier and Fuhrmann, Histopathological Techniques and Practical Histochemistry, 4th edition, Matsuku Grau).
Hill Book Company, New York;
(1976), p. 54), the fundamental principle of its use is quite different from that of the present invention. Typically, this step is carried out by soaking the fixed polypeptide gel for about 3 to 10 minutes (preferably about 5 minutes) in an aqueous solution, preferably containing potassium dichromate and a small amount of nitric acid. Most preferred is a solution of about 0.03M potassium dichromate and about 0.0015-0.03 (preferably about 0.0016)M nitric acid. In a generally less preferred embodiment, this step is followed by a quick rinse of the gel with deionized water. Third step (latent image formation). At this point, the polypeptide gel is immersed in a photosensitive salt solution and, if necessary, activating irradiation is performed. Although silver salts, gold salts, platinum salts, palladium salts, and/or iridium salts can be used, silver salts are preferred because they are relatively easily available and inexpensive. Silver nitrate is the most preferred salt. The concentration of this salt used is inversely (but not inversely) related to gel thickness. Therefore, in the case of an extremely thin gel of 0.01 mm or less, the concentration of the metal salt used must be higher, but as the gel becomes thicker, a thinner concentration is required. Typically 0.8mm
It was experimentally found that a 0.01M silver nitrate aqueous solution was the most effective when using a polyacrylamide gel with a thickness of . Using an appropriate concentration of oxidizing agent (eg dichromate) in step 2 above eliminates the need for light or other irradiation in step 3. In fact, light is undesirable because it magnifies the background. It is therefore desirable to prepare the dye in the dark or under a red safety light such as those used in photographic darkrooms. This operation is similar to photochemical reversal in photography, where photographic reversal is performed with a suitable oxidizing agent without exposure to light. By analogy, most commercial photographic reversal operations (such as those in the manufacture of color slide film) are entirely chemical processes and do not utilize actuation by light or other illumination. If the gel thickness is approximately 1 mm or more or DNA
It is possible, and even preferred, to use photoirradiation under certain conditions, such as dyeing certain organic polymers such as. This irradiation is carried out by conventional methods, but must be sufficient to effect the photochemical reaction. Light irradiation from infrared and/or thermal radiation has been found to be effective. If this irradiation is used, it is preferably carried out during the first few minutes of immersion in the photosensitive salt to provide maximum sensitivity. A bright uniform light source can be used, such as a 160 watt fluorescent grid lamp, which typically produces light equivalent to a 1500 watt tungsten source. When using a saturated light source of this intensity, a 5 minute exposure was found to be appropriate. As an example, when polypeptide gels are exposed to ambient light and heat in the laboratory without a light source of this intensity, the sensitivity of this staining method (expressed in terms of spot concentration of polypeptide) decreases by more than 50%. did. The polypeptide gel should be soaked in the silver nitrate solution for about 10-30 minutes, preferably about 20 minutes. When a light source with sufficient intensity is used, light irradiation may be performed for only a fraction of the immersion time, but the immersion time and irradiation time for silver nitrate may be appropriately determined so that they are performed equally and simultaneously. Fourth step (development). Next, this polypeptide gel is removed from the photosensitive salt solution and rinsed if necessary.
It is then treated with a reducing agent or developer. This photosensitive salt solution can be recycled by measuring it and adjusting it to the desired concentration. A large number of developers known in the photographic art can be used. These developers include metal compounds of iron, tungsten, vanadium and molybdenum and organic compounds including hydroquinone, pyrogallol, p-aminophenol, p-phenylenediamine, paraformaldehyde or formaldehyde. Among these, organic compounds are preferred, and formaldehyde and/or paraformaldehyde are most preferred. When formaldehyde and/or paraformaldehyde is used, it is preferably used as a mixture with an alkalizing agent. The alkalizing agent is typically sodium carbonate or sodium metaborate. It is desirable to immerse the polypeptide gel in the reducing agent so that the development of the latent image continues until the polypeptide gel contacts the reducing agent, at which point the polypeptide gel is removed from the photosensitive salt. This prevents the loss of photosensitivity-derived metals in the gel, which would lead to a decrease in sensitivity. In particular, the protein gel should be soaked in the reducing agent for about 10-20 minutes immediately after removal from the photosensitive salt solution. When using formaldehyde and/or paraformaldehyde, a typical reducing solution is an aqueous mixture of 0.5 ml of formaldehyde and 0.3 M sodium carbonate per liter. Immediately after removing the polypeptide gel from the first portion of the reducing solution, it is desirable to then immerse the polypeptide gel in a second portion of the same solution for about 10 to 20 minutes with gentle agitation. This latter immersion time can vary and should generally be about 15 minutes until the desired intensity of staining is achieved.
Once staining is complete, discard the reducing (developer) solution and thoroughly wash the polypeptide gel with distilled water. If necessary, the polypeptide gel is preferably immersed in an acid solution immediately before being removed from the reducing solution and washed. This acid solution is an aqueous solution of acetic acid, citric acid or hydrochloric acid, preferably acetic acid (1-3%). This acid solution has the function of stopping the development of the dye and should be used for about 5 minutes. Continuing tests using the photochemical silver staining of the present invention revealed that the sensitivity to trace amounts of protein is mainly due to the diffusion of silver from the latent image and the gel during the development process. This can be overcome by recycling the staining operation by the following embodiment. After immersing the gel in an acid solution (repeating immersion in the acid solution and washing one or more times if necessary) and stopping development, the third step (latent image formation) and fourth step (development) are repeated. This circulation from the photosensitive salt step onwards reduces the consumption of silver caused by diffusion of silver from the gel during development. When a 1 mm thick gel is used, the concentration of silver deposited in each band or spot reaches its maximum in about 20 minutes in the sodium carbonate and formaldehyde solution. Addition of fresh sodium carbonate and formaldehyde will not increase the concentration of spots at this point. However, by recycling (by replacing silver nitrate) additional concentrations can be achieved. If the polypeptide requires further staining, one or more cycles can be performed; however, repeated cycles may cause the background to become darker. Application examples of the present invention include the following. (1) Routine test for polypeptides in blood separated by gel electrophoresis. Due to its sensitivity and linear relationship with polypeptide concentration, the staining method of the present invention can be used to analyze polypeptide abnormalities or pathologies (such as occur in liver disease and heart disease). (2) Prenatal diagnosis of fetal abnormalities by detecting abnormal polypeptide patterns in amniotic fluid that are associated with genetic abnormalities and developmental abnormalities. (3) Diagnosis of central nervous system diseases by analyzing polypeptide patterns in spinal fluid. Before silver staining for the polypeptides of the present invention was developed, approximately 40
Various polypeptide bands were observed. It is now possible to identify over 400 polypeptides using the staining method of the invention. (4) Detection of polypeptide hormones and quantification of their concentrations in serum, spinal fluid, urine, etc., as appropriate. (5) Analysis of cellular polypeptide patterns for genetic, physiological, and/or pathological research. (6) Purification of polypeptides by identifying contaminants at lower concentrations than previously possible. (7) Detection of polypeptides present at low concentrations in urine and spinal fluid without high concentrations. (8) The staining method of the present invention can be used in combination with a high-resolution polypeptide mapping method to easily quantify metabolic phenomena, evaluate pathophysiological processes, and detect mutations. (9) Evaluation of pharmacotherapeutic effects on metabolic pathways monitored by polypeptide concentrations. (10) Diagnosis of tumors by observing characteristic polypeptides associated with malignant cells. (11) In general, the staining method of the present invention can be used in combination with analytical techniques, especially when the polypeptide content of the evaluation sample is low. (12) Polypeptide (protein) assay by precipitating the polypeptide on paper (particularly cellulose nitrate paper) and staining it by the method of the present invention. Fixation is not required, but the staining procedure is otherwise the same. (13) Tissue staining can be performed using the method of the present invention. Staining of tissue sections, such as those obtainable by biopsies, is particularly sensitive when performed according to the method of the present invention. (14) Chromosomes can be stained using the method of the present invention. It is possible to discern patterns of bands with even greater sensitivity, and perhaps even more bands can be shown. This is particularly useful in prenatal diagnosis and positive as well as relative identification of specific cells. Examples Example 1 (Silver staining of the present invention) Mr. O.Fouraire, Anatomical Biochemistry, Vol. 250,
Polypeptides were separated by the two-dimensional electrophoresis method disclosed on pages 4007 to 4021 (1975). Ten
% acrylamide second direction gel was 16 x 12 cm and 0.8 mm thick. anchors the polypeptide,
Excess sodium dilauryl nitrate was removed from the gel by three 10 minute rinses of 200 ml with an aqueous solution of ethanol (10%) and acetic acid (5%). The polypeptide gel was then immersed in a 200 ml solution of 0.034 M potassium dichromate and 0.032 N nitric acid for 5 minutes. The gel was washed three times for 2 minutes each with 200 ml of deionized water and then dissolved in 200 ml of 0.012 M silver nitrate.
Soaked for 20 minutes. This was then quickly rinsed with two 300 ml aliquots of a developer containing 0.21 M sodium carbonate and 0.5 ml of commercially available formaldehyde in one part. The gel was gently stirred in a third aliquot of the solution until the image reached the desired concentration. The developer was discarded and 100 ml of 0.2M acetic acid was added to stop the development. The gel was washed twice with 200 ml of water, then placed in a plastic bag and sealed. Maximum sensitivity is obtained by exposing the gel to relatively intense, uniform light or heat for the first few minutes in silver nitrate. A uniform intensity fluorescent light source gave the best results. It was found that when the thickness of the gel exceeded 1 mm, the sensitivity was lost. The silver stain of the present invention was found to be at least as sensitive, and perhaps even more sensitive, than the histologically derived silver stain (FIG. 1). The concentrations obtained using these two dyes were proportional to protein concentration over a wide range. The number of spots of polypeptide produced on two-dimensional gels demonstrated that photochemical silver staining was at least as effective as histological staining in detecting the presence of polypeptide in gels. The two dyes showed similar specificity for polypeptides. When E. coli or human cell lysate was treated with protease K (a polypeptide-degrading enzyme), all isolated spots on the gel disappeared. The usefulness of this dye is illustrated in FIGS. 2 and 3. Figures 2 and 3 show electrophoretic patterns of cerebrospinal fluid (CSF) and plasma from various parts of the avian species. CSF was obtained from the lateral ventricle, Cisterna magna and lumbar space of six Rhesus macaques. albumin,
quantified the distribution of numerous polypeptides including α1-antitribusin, haptoglobin, immunoglobulin G (light and heavy chains, Gc globulin, α2HS glycoprotein, α1-antichymotrypsin, α1-β-glycoprotein, and transferrin). These were found to be present at lower concentrations in CSF from the lateral ventricles. Certain CSF polypeptides, which are not found in plasma, were also found to be present at lower concentrations in lateral ventricular CSF. However, other CSF polypeptides, some of which are indicated by arrows in the figure, were not observed in the lateral ventricular CSF.This suggests that changes in individual polypeptides may occur in subregions of the CSF. Hill, Matsukukenil, Matsukugutskin, Coldstein, and Sabieux et al., Mayo Clinical Journal,
In Volume 33, pp. 686-698 (1958),
One-dimensional electrophoresis was used to demonstrate gradients in cerebrospinal fluid for albumin, prealbumin, and four globulin fractions. These investigators found that the concentrations of albumin and the four globulin fractions were lower in the lateral ventricular CSF, and that the lateral ventricular CSF had a relatively higher concentration of prealbumin. Using immunological methods, we discovered nine antigenic species in CSF that were not present in serum. Recently, a method for preliminary separation of CSF-specific proteins by affinity chromatography and isoelectric focusing has been proposed. The silver-stained two-dimensional electrophoresis gel of the present invention enables the quantification of more than 300 types of polypeptides in CSF and the direct visual observation of protein fluctuations in CSF and other tissue fluids. FIG. 1 above compares the primitive histochemically derived stain (Switzer, Merrill and Shiffrin (1979)) with the improved silver stain of Example 1 of the present invention. This is Escherichia coli (E.
coli) lysate gel pattern versus concentration of all polypeptide spots within a small area of the lysate gel pattern. The slope was 1.08, the Y-intercept was -8.1, and the correlation coefficient was 0.94. The gel was placed adjacent to the National Bureau of Standards, graduated with photographic density standards, and
Photographed with X120mm film (Kodatsuk). This photographic image was then measured using a 1000HS scanning densitometer (Obtronix International Inc., Kelmsford, Mass, USA).
The images were scanned with a resolution of 100 microns. Image densities were converted to optical density units using calibration density standards. This transformation normalized the gel image for variations important in photography and scanning densitometry. Measurements were performed using an IP5000 image processor (De Anza Systems, San Francisco, Calif.) and a PDP11/60 computer (Digital Equipment, Marlboro, Mass., USA) with background subtraction and using the same measurement window. . The first gel pattern is
10 μg of E. coli lysate protein was prepared by subjecting it to two-dimensional gel electrophoresis according to the method of Oferlele described above. FIG. 2 shows a two-dimensional electrophoretic pattern of spinal fluid and plasma of a bird of prey stained with the silver dye of Example 1 of the present invention. Samples were collected from each adult rhesus macaque by cannulating the loin or cavity, cannulating the lateral ventricle, or inserting a vein into the vein. CSF samples at 4°C
Dialyzed against 10% polyethylene glycol
Concentrated twice. 15 of each concentrated CF sample
A microliter and one microliter of plasma were subjected to electrophoresis. In the figure, the arrow on the lateral ventricular CSF pattern indicates a relatively large amount of concentrated polypeptide in the lateral ventricular CSF. FIG. 3 is an enlarged composite view of a small area of the gel shown in FIG. This is a region where large differences in polypeptide patterns are observed.
The arrows in the figure indicate polypeptides that are relatively concentrated in lateral ventricular CSF. Example 2 (General Sample Preparation and Electrophoresis) Sample preparation: Human peripheral blood lymphocytes were incubated with a Ficoll-Hypaque gradient obtained by needle-pricking a vein under sterile conditions in a heparinized tube.
Lymphocytes were separated by centrifugation at 450×G for 40 minutes.
The cells were washed twice with phosphate buffered saline (PH7.4) and frozen-thawed three times. 2% sodium dilauryl sulfate 5% mercaptoethanol, 20%
Glycerol, 2% Biolite 3/10 (Biorad, Richmond, California, USA)
and 2% Nonidet) P-40 (BRL,
Bethesda, MD, USA) containing lysis solution (100 microliters/sample) was added and the sample was heated at 95°C.
and heated for 5 minutes. After heating, the sample was quickly cooled to room temperature in an ice bath and centrifuged at 12,000 G for 2 minutes. The supernatant was stored at -70°C. Plasma samples were prepared by heating heparin-treated venous blood with 6 times the volume of lysis solution to denature proteins and stored at -70°C. Two-dimensional electrophoresis of lymphoid cells and Escherichia coli proteins was carried out according to the electrophoresis procedure. Isoelectric focusing was performed at 500 volts for 20 hours using a mixture of 1.6% (5-7) and 0.4% (3-10) ampholines. Second direction electrophoresis was performed using a 10% homogeneous acrylamide gel (0.8 mm thick) and a 4.75% acrylamide stacking gel at 20 mA/gel. Plasma protein standards are prepared by mixing 5 microliters of denatured plasma with 10 microliters of 20% glycerol and adding this solution to 0.1% glycerol in a trough.
It was prepared by placing it on the surface of a PAGE gel in the presence of SDS. After electrophoresis at 20 mA, the gel was sliced parallel to the current direction, cut into long strips, and diluted with methanol (50%) and acetic acid (12
%) and stored for use. Purified denatured low molecular weight and high molecular weight marker proteins were placed in preformed wells and subjected to polyacrylamide gel electrophoresis in the same manner as plasma proteins. Staining, a common histochemically derived stain as described by Switzer, Merrill and Shiffrin et al. (1979), was performed and compared with the recently developed silver staining method of the present invention. Histochemical staining is performed in "Brine Behavioral Evaluation", Volume 2, Page 213~
It is based on Mr. De Olmos' copper-silver method described on page 237 (1969). This requires 915 g of silver per gel for 3 hours. Example 3 (Silver staining of the present invention) (1) A gel injected with a polypeptide sample was fixed with a solution of 10% methanol and 5% acetic acid, and then washed twice with the same solution for 10 minutes each. The remaining sodium dilauryl sulfate was removed. (2) Next, add this gel to 0.03M potassium dichromate.
Immersed in 200ml of solution containing 0.0016M nitric acid for 5 minutes,
Then add 200 ml of deionized water for 2 minutes each.
Turn it. (3) Next, while illuminating this gel with a uniform light source,
Soaked in 0.012M silver nitrate (200ml) for minutes. (4) Discard the silver nitrate and aliquot the gel into 300 aliquots of a developer containing an aqueous solution containing 0.3 M sodium carbonate and 0.5 ml of commercially available formaldehyde in 1 part.
ml twice immediately. The gel was then gently stirred in a third aliquot of developer until the image reached the desired density (approximately 15 minutes). After staining was completed, the developer was discarded and the gel was thoroughly washed with distilled water or placed in a 0.02M acetic acid stop solution for 5 minutes and then washed with distilled water. To measure concentration, place a graded concentration standard (to facilitate standardization of gel concentration) beside this gel.
I took the photo with 120mm Tri-X film (Kodatsuk). Negatives were scanned with a P-1000HS scanning densitometer (Optronics International Inc., Kelmsford, Mass) at 100 micron resolution using the "3D" optical density range. This data was processed using a DeAnza 5000 image processor.
Processed by PDP11/60 computer. The same gel solution was measured for specific polypeptide bands and spots. Density standards on the negative were used to standardize the computer images and correct for variations in photographic and manipulation techniques. Background was assessed by subtracting low concentration values near the polypeptide or, in some experiments, by creating a concentration histogram of a subregion of the gel and identifying the modal concentration. To measure the size of polypeptide bands, the area of bands with a concentration greater than the background concentration (as determined by the concentration histogram) was calculated. The light effect was investigated using plasma gel strips. The light source used for this experiment and all staining was
A 160 watt fluorescent grid lamp (Aristo Grid Lamp Products, Inc., Washington, NY, USA), which emits light equivalent to a 1500 watt tungsten source. Analysis of Examples 2, 3 and Other Experimental Results Staining of polypeptides by the silver staining method of the present invention is actually a process that is significantly influenced by three variables: exposure, polypeptide concentration, and development time. be. Omitting the intense light exposure during the silver nitrate step resulted in a concentration of polypeptide spots that was less than 50% of the concentration in the same gel obtained with intense light exposure. Exposure by light source when using saturated exposure 5
It was found that no increase in sensitivity occurred after minutes. The gel could be stained with different polypeptide concentrations such that their concentrations were close to each other as shown in FIG. Analysis of the overall concentration (background subtracted) of each of the 45 polypeptides on this gel revealed that the concentrations were proportional between gels, as long as the polypeptide concentrations did not differ by more than 10 times. . The relationship between polypeptide concentration and density is similar to the relationship between total exposure and density found in photography. Many polypeptides showed saturation of staining when excess amounts of the polypeptide mixture were applied. This is just as the area of a photographic negative exhibits saturation under overexposure conditions. This saturation of staining caused the correlation coefficient of the concentration versus concentration plot to become smaller. The lower the amount of polypeptide mixture applied, the more polypeptides will fall on the linear portion of the polypeptide staining curve. Analysis of stained purified polypeptides shows that the concentration increases proportionally upon development and that the staining
It can be seen that when using a 0.8 mm thick gel, the sensitivity is linear from the limit (0.1 ng/mm 2 ) to approximately 2 ng/mm 2 . By photographing the gel during development and then measuring the concentration, a series of polypeptide concentration vs. concentration curves as shown in FIG. 5 was constructed.
No effect of polypeptide concentration versus concentration was seen. Concentration vs. time curves for each polypeptide are shown in FIG. Figure 6 shows that since the development of regions containing different concentrations of polypeptide proceeds along the same time course, the polypeptide-to-polypeptide ratio changes as development proceeds (assuming background concentration is subtracted). ) indicates the fact that it does not change drastically. As in the case of photographic development, the slope of the straight line portion of this development curve increases as the development time increases. Once maximum staining is achieved (8
(~12 minutes) Further development only increases the background level and eventually turns the entire gel black. In photography, it is possible to create a "gamma curve" which shows that the slope of the density/exposure relationship increases as the development time increases. FIG. 7 shows that the concentration/polypeptide concentration slope similarly increases with increasing development time for the silver-stained polypeptides of the present invention. The slope of the concentration/polypeptide relationship increases greatly for different polypeptides. The flat areas seen in this experiment are due to silver depletion and not developer depletion. This is because the application of developer does not cause further image formation. These findings for each purified polypeptide were reproduced in all gel patterns. When E. coli lysate patterns were photographed continuously during development and the concentrations of 25 types of polypeptide spots were monitored, as shown in Figure 8, the correlation coefficient of concentration vs. concentration was twice as high as the average polypeptide concentration. was greater than 0.90 during different times. There are difficulties when using silver staining quantitatively or quantitatively. Two of them are shown in FIG. A region of low concentration happens to be found in the center of the dense polypeptide spot. Rarely, a background region of lower density may be seen adjacent to a dark spot. Similar artifacts have been observed by early photographers who had to use thick emulsions that limited development and the efficiency of diffusion of fresh developer solution. By increasing the development time, such negative staining may become less noticeable and disappear, but the background becomes larger, the slope of the polypeptide concentration versus concentration relationship increases, and the linearity of the staining becomes less noticeable. There will be less space available. One type is negative staining. Staining saturation limits the quantifiable polypeptide concentration in a spot or band (generally higher than 2 ng/ mm2 ). A third problem occurs when a gel thicker than the thickness of the gel used (0.8 mm) is used. Separate images appear on each side of the slab gel. This may be due to the increased diffusion problem described above or due to the fact that there is a substantial difference in the distribution of polypeptides within such thick gels. Two-dimensional electrophoresis has become a valuable method in the fields of physiology and genetics because of its ability to separate hundreds of polypeptides in a single configuration. Quantitation of these polypeptides relies on accurate and sensitive microconcentration measurements of polypeptide spots whose concentration is precisely related to the concentration of the polypeptide. Methods for visualizing polypeptides having this regularity include autoradiography, several methods using organic dyes, and the silver staining method of the present invention described below. Successful quantitative analysis of these polypeptides depends on the selection of appropriate analytical methods for intersample comparisons. A number of polypeptides that are present in approximately constant amounts in a particular cell or specimen and are constitutively synthesized were utilized for the present invention. Such a polypeptide can be said to act as an internal standard. These constituent polypeptides are first used as internal markers of charge and molecular weight, and these parameters can be accurately evaluated for the polypeptide of interest and to create accurate pairings of polypeptide spots in different gels. can. After measurements are then taken with a densitometer, the constituent polypeptide concentrations are used to normalize the concentration obtained from a particular gel to the concentration found in a reference gel. Correlation coefficients between each of the 700 polypeptides and gels of similar samples are generally greater than 0.92. The average error between equivalent spots on the separation gel is 15-30%. Improvements in image visualization and quantitative densitometry are giving a third dimension to electrophoretic analytical techniques. FIG. 4 shows the same subsection of a lymphocyte lysate gel to illustrate the effect of using different amounts of polypeptide. The following amount of polypeptide was loaded onto each gel: 200 μg
(20μl), 100μg (10μl), 50μg (5μl), 25μg (
25 μl)
and 10 μg (1 μl). The total concentration (average concentration - background concentration) x area of each of the 45 polypeptide spots in each gel was compared with the corresponding spot concentration in each of the other gels. The correlation coefficient and slope were as follows.
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】
第5図は8種類のポリペプチドについて濃度対
濃度(density)曲線を示すものである。濃度は
窪み当たり加えられたポリペプチドのngで与え
られている。比較のため第4図にすポリペプチド
濃度(同一希釈)がμg/mm2で与えられている。
ヒストグラムを用いてそれぞれのバンドの周囲の
モード濃度を決定した後、背景を差引いた。
第6図はそれぞれのポリペプチドについて濃度
対現像時間の曲線を示すものである。ポリペプチ
ド濃度はこゝではμg/mm2で与えられている。
第7図は炭酸ナトリウム―ホルマリン中で現像
時間を大きくした際のポリペプチド対濃度の関係
の傾きの変化を示すものである。傾きは8種類の
異なつた精製ポリペプチドについて蛋白質100〜
200ngにおいて測定した。
第8図は大腸菌リゼートパターンの連続現像を
示すものである。リゼートポリペプチドが電気泳
動され、像は上記の通り分析された。25個のポリ
ペプチドスポツトについて濃度測定を行なつた。
統計データは次の通りである。[Table] Figure 5 shows concentration versus density curves for eight types of polypeptides. Concentrations are given in ng of polypeptide added per well. For comparison, polypeptide concentrations (same dilutions) are given in μg/mm 2 in FIG. 4.
The background was subtracted after determining the mode density around each band using a histogram. FIG. 6 shows concentration versus development time curves for each polypeptide. Polypeptide concentrations are given here in μg/mm 2 . FIG. 7 shows the change in the slope of the relationship between polypeptide and concentration when the development time was increased in sodium carbonate-formalin. The slope is 100 to 100% for 8 different purified polypeptides
Measured at 200ng. FIG. 8 shows the continuous development of E. coli lysate patterns. Lysate polypeptides were electrophoresed and images analyzed as described above. Concentration measurements were performed on 25 polypeptide spots.
The statistical data is as follows.
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】
第9図は本発明の銀染色について見られる人工
物を示すものである。これはリンパ細胞リゼート
パターンの小区域である。濃度のプロツトは点線
で示されているようにこのゲルを横切つてつくら
れた。ダブルピーク低濃度内部領域によるポリペ
プチドスポツトによるものである。
実施例 4
(ポリペプチドアツセー)
ポリペプチドを重クロム酸カリウムで沈澱さ
せ、次に硝酸セルロース紙を用いて減圧過し
た。このポリペプチド源は精製したウシ血清アル
ブミンであり、試験した量は0.1μg〜100μgの範囲
にわたつた。過した後、ポリペプチドを本発明
の好ましい方法に従つてうまく染色した。ゲルは
使用しなかつたので定着工程は省略した。しかし
写真反転工程において酸化剤として使用した重ク
ロム酸カリウムが定着剤としても働くことに注意
されたい。このようにして得られた染料は十分に
感度が高く本発明の染色方法のこの実施態様がそ
の染色強度を標準のものと比較することによつて
定量的なポリペプチドアツセーとして使用し得る
ことを示していた。
実施例 5
(組織染色)
本発明の銀染色法を用いて薄い組織切片をうま
く染色した。この実施態様は本発明の方法を利用
して改良された組織学的染色ができることを示し
ている。この実施態様はバイオプシー用として有
用である。
実施例 6
(最適染色操作)
本発明の最適実施態様に従つて次のように染料
を調製した。特に明記されていない場合本明細書
においては量が記載されている。
(1) トリクロロ酢酸またはメタノール/酢酸溶液
中でゲルを定着する。
(2) 10%エタノール―5%酢酸溶液で3回洗浄す
る。
(3) 0.0034M重クロム酸カリウムと0.0032N硝酸
にゲルを5分間浸漬する。
(4) 0.012M硝酸銀中にゲルを20分間浸漬する。
(5) 0.28M炭酸ナトリウムおよび0.5mlホルムア
ルデヒドを含む溶液中でゲルを撹拌しながらす
すぐ。この最後の工程は少なくとも2回溶液を
換えて沈澱した銀塩がゲル表面を汚染しないよ
うにする必要がある。
(6) 背景の現像を行なう前に3%酢酸中でゲルを
5分間洗浄することにより染色を停止する。
活性照射が行なわれていないことを除けば、
この時点までが前記実施例の通り染色操作であ
る。本発明の最適実施態様では、
(7) それぞれ3%酢酸溶液で5分間2回以上ゲル
を洗浄する。更に
(8) 上記工程4から6までを少なくとも1回繰り
返す。
上記操作を用いて大腸菌ゲルからの二次元電気
泳動蛋白質パターンを利用する実験は第1循環に
対して2倍の感度を示した(20種類の蛋白質をそ
れぞれのサイクルについてそれぞれのゲルで測定
した)。[Table] Figure 9 shows the artifacts seen with the silver staining of the present invention. This is a subregion of the lymphocyte lysate pattern. Concentration plots were made across the gel as indicated by the dotted line. The double peak is due to the polypeptide spot due to the low concentration inner region. Example 4 (Polypeptide Assay) Polypeptides were precipitated with potassium dichromate and then filtered under reduced pressure using cellulose nitrate paper. The source of this polypeptide was purified bovine serum albumin, and the amounts tested ranged from 0.1 μg to 100 μg. After exposure, the polypeptides were successfully stained according to the preferred method of the invention. Since no gel was used, the fixing step was omitted. However, it should be noted that the potassium dichromate used as an oxidizing agent in the photographic reversal process also acts as a fixing agent. The dye thus obtained is sufficiently sensitive that this embodiment of the staining method of the invention can be used as a quantitative polypeptide assay by comparing its staining intensity with that of a standard. It was showing. Example 5 (Tissue Staining) Thin tissue sections were successfully stained using the silver staining method of the present invention. This embodiment demonstrates that improved histological staining can be achieved using the methods of the invention. This embodiment is useful for biopsies. Example 6 (Optimal Dyeing Procedure) A dye was prepared according to the preferred embodiment of the invention as follows. Amounts are stated herein unless otherwise specified. (1) Fix the gel in trichloroacetic acid or methanol/acetic acid solution. (2) Wash three times with 10% ethanol-5% acetic acid solution. (3) Soak the gel in 0.0034M potassium dichromate and 0.0032N nitric acid for 5 minutes. (4) Soak the gel in 0.012M silver nitrate for 20 minutes. (5) Rinse the gel in a solution containing 0.28 M sodium carbonate and 0.5 ml formaldehyde with stirring. This last step requires changing the solution at least twice to avoid contaminating the gel surface with precipitated silver salts. (6) Stop the staining by washing the gel in 3% acetic acid for 5 minutes before background development. Except that active irradiation was not performed,
Up to this point is the staining operation as in the previous example. In an optimal embodiment of the invention, (7) Wash the gel two or more times for 5 minutes each with a 3% acetic acid solution. Furthermore, (8) repeat steps 4 to 6 at least once. Experiments using two-dimensional electrophoretic protein patterns from E. coli gels using the procedure described above were twice as sensitive for the first cycle (20 proteins were measured on each gel for each cycle). .
【表】
上記のことから工程4〜6を繰り返すと平均蛋
白質スポツト濃度は上昇して好ましいが平均背景
も上昇するので、これは好ましくないことがわか
る。従つて工程4〜6は好ましくは1回〜3回、
最も好ましくは2回行なうべきである。平均蛋白
質スポツト濃度が大きくなると初めは極めてかす
かであつた多数の蛋白質が容易に同定されるよう
になつた。[Table] From the above, it can be seen that if steps 4 to 6 are repeated, the average protein spot concentration increases, which is preferable, but the average background also increases, which is not preferable. Therefore, steps 4 to 6 are preferably carried out 1 to 3 times,
Most preferably it should be done twice. As the average protein spot concentration increased, many proteins that were initially very faint became easily identified.
第1図は本発明の染色の感度とスイツツアー、
メリルおよびシフリン氏(1979年)の組織学的に
誘導された銀染色とを較して示したグラフ、第2
図は本発明の方法によつて染色されたポリペプチ
ドを含む二次元電気泳動ゲルの濃度のX線写真、
第3図は第2図に示されたゲルの拡大した小区域
を合成して示すX線写真、第4図は種々のポリペ
プチド濃度について本発明による染色の比較を示
すX線写真、第5図はポリペプチド濃度に対する
写真濃度の関係を示す曲線、第6図はそれぞれの
ポリペプチドについて写真濃度と時間の関係を示
す曲線のX線写真、第7図は本発明に従つて銀染
色したポリペプチドについて現像時間が長くなる
につれて写真濃度対ポリペプチド濃度の傾きが同
様に大きくなることを示す曲線、第8図は時間の
経過に対し、写真濃度対写真濃度相関係数を示す
曲線、第9図は本発明の銀染色を定量的または定
性的に使用する際に起こる人工物を示すX線写真
である。
Figure 1 shows the sensitivity of the staining of the present invention and the sweet tour.
Graph comparing Merrill and Shiffrin's (1979) histologically derived silver staining, 2nd
The figure shows a density radiograph of a two-dimensional electrophoresis gel containing polypeptides stained by the method of the present invention;
FIG. 3 is a composite radiograph showing an enlarged subarea of the gel shown in FIG. 2; FIG. 4 is a radiograph showing a comparison of staining according to the invention for various polypeptide concentrations; FIG. The figure shows a curve showing the relationship between the photographic density and the polypeptide concentration, FIG. 6 shows an X-ray of the curve showing the relationship between the photographic density and time for each polypeptide, and FIG. Curves showing that the slope of photographic density versus polypeptide concentration similarly increases as the development time increases for peptides; FIG. 8 is a curve showing the correlation coefficient of photographic density versus photographic density over time; FIG. The figure is an X-ray photograph showing artifacts that occur when using the silver stain of the present invention quantitatively or qualitatively.
Claims (1)
程、即ち、 酸化剤で処理することによりポリペプチドゲル
を写真反転する工程と、 このポリペプチドゲルを感光性塩で処理するこ
とにより染料の潜像を形成する工程と、 このポリペプチドゲルを還元剤で処理すること
により染料像を現像する工程とからなるゲル中の
ポリペプチドの銀染色法。 2 染料の潜像を形成し、この染料像を現像する
工程を少なくとも1回繰り返すことを特徴とする
特許請求の範囲第1項に記載の方法。 3 ゲルをポリアクリルアミド、アガロース又は
セルロースアセテートからなる群の少なくとも1
つから選択し、ポリペプチドを染料定着工程によ
つて定着し、酸化剤を酸性重クロム酸塩、過マン
ガン酸カリウム、分子状酸素、フエリシアン化カ
リウム、ヨウ素又はキノンからなる群の少なくと
も1つから選択し、感光性塩を銀、金、白金、パ
ラジウム又はイリジウム感光性塩からなる群の少
なくとも1つから選択し、還元剤を鉄、タングス
テン、バナジウム及びモリブデンの金属化合物、
ヒドロキノン、ピロガロール、p―アミノフエノ
ール、p―フエニレンジアミン、パラホルムアル
デヒド又はホルムアルデヒドからなる群の少なく
とも1つから選択したことを特徴とする特許請求
の範囲第2項に記載の方法。 4 ゲルをポリアクリルアミドゲルとし、酸化剤
を重クロム酸塩と分子状酸素とからなる群から選
択し、感光性塩を銀塩とし、還元剤をヒドロキノ
ン、ピロガロール、p―フエニレンジアミン、パ
ラホルムアルデヒド又はホルムアルデヒドからな
る群の少なくとも1つから選択したことを特徴と
する特許請求の範囲第3項に記載の方法。 5 酸化剤を少量の硝酸を含む重クロム酸カリウ
ム水溶液とし、感光性塩を硝酸銀とし、還元剤を
パラホルムアルデヒド、ホルムアルデヒドまたは
その混合物としたことを特徴とする特許請求の範
囲第4項に記載の方法。 6 定着をグルタルアルデヒド、酸化水銀、酸化
鉛、酸化オスミウム、ホルムアルデヒド、パラホ
ルムアルデヒド、トリクロロ酢酸又は酢酸からな
る群の少なくとも1つから選択した試薬で行うこ
とを特徴とする特許請求の範囲第3項に記載の方
法。 7 定着剤をトリクロロ酢酸、ホルムアルデヒ
ド、パラホルムアルデヒドまたは酢酸からなる群
から選択したことを特徴とする特許請求の範囲第
6項に記載の方法。 8 定着剤を酢酸(約5〜20%)とし、メタノー
ル及び/又はエタノール(約10〜50%)との水性
混合物で使用することを特徴とする特許請求の範
囲第7項に記載の方法。 9 定着が染料定着剤中にポリペプチドゲルをそ
れぞれ約5〜15分間、1〜3回浸漬することによ
つて行われ、酸化剤による処理が定着したポリペ
プチドゲルをその中に約3〜10分間浸漬すること
によつて行われ、感光性塩による処理がすすいだ
ポリペプチドゲルをその中に約10〜30分間浸漬す
ることによつて行われ、還元剤による処理がその
中に少なくとも1回約10〜20分間浸漬することに
よつて行われる特許請求の範囲第3項、第4項、
第5項又は第7項のいずれか1項に記載の方法。 10 ゲル中のポリペプチドが電気泳動されてか
ら染色が行われる特許請求の範囲第2項に記載の
方法。 11 周辺照明以外の作動照射を有しない下記の
工程、即ち、 ポリペプチドを定着剤の水溶液と混合してポリ
ペプチド沈澱物を形成する工程と、 この沈澱物を紙で過する工程と、 酸化剤で処理することによりポリペプチド沈澱
物を写真反転する工程と、 ポリペプチド沈澱物を感光性塩で処理して染料
の潜像を形成する工程と、 ポリペプチド沈澱物を還元で処理して染料像を
現像する工程とからなることを特徴とする特許請
求の範囲第1項に記載のゲル中のポリペプチド銀
染色法。 12 周辺照明以外の作動照射を有しない下記の
工程、即ち、 定着組織標本を酸化剤で処理することにより写
真反転する工程と、 この組織を感光性塩で処理することにより潜像
を形成する工程と、 この組織を還元剤で処理することにより染料像
を現像する工程とからなることを特徴とする特許
請求の範囲第1項に記載のゲル中のポリペプチド
の銀染色法。 13 各工程が1回繰り返される特許請求の範囲
第2項に記載の方法。[Scope of Claims] 1. The following steps having no operating radiation other than ambient illumination: photoreversing a polypeptide gel by treatment with an oxidizing agent; and treating the polypeptide gel with a photosensitive salt. A method for silver staining polypeptides in a gel, comprising the steps of: forming a latent image of the dye by treating the polypeptide gel with a reducing agent, and developing the dye image by treating the polypeptide gel with a reducing agent. 2. A method according to claim 1, characterized in that the steps of forming a latent dye image and developing the dye image are repeated at least once. 3 The gel is made of at least one member of the group consisting of polyacrylamide, agarose or cellulose acetate.
the polypeptide is fixed by a dye fixing step, and the oxidizing agent is selected from at least one of the group consisting of acid dichromate, potassium permanganate, molecular oxygen, potassium ferricyanide, iodine, or quinone. and the photosensitive salt is selected from at least one of the group consisting of silver, gold, platinum, palladium or iridium photosensitive salts, and the reducing agent is a metal compound of iron, tungsten, vanadium and molybdenum,
3. A method according to claim 2, characterized in that it is selected from at least one of the group consisting of hydroquinone, pyrogallol, p-aminophenol, p-phenylenediamine, paraformaldehyde or formaldehyde. 4 The gel is polyacrylamide gel, the oxidizing agent is selected from the group consisting of dichromate and molecular oxygen, the photosensitive salt is silver salt, and the reducing agent is hydroquinone, pyrogallol, p-phenylenediamine, paraformaldehyde. or formaldehyde. 5. The method according to claim 4, wherein the oxidizing agent is an aqueous potassium dichromate solution containing a small amount of nitric acid, the photosensitive salt is silver nitrate, and the reducing agent is paraformaldehyde, formaldehyde, or a mixture thereof. Method. 6. Claim 3, characterized in that the fixing is carried out with a reagent selected from at least one of the group consisting of glutaraldehyde, mercury oxide, lead oxide, osmium oxide, formaldehyde, paraformaldehyde, trichloroacetic acid, or acetic acid. Method described. 7. Process according to claim 6, characterized in that the fixing agent is selected from the group consisting of trichloroacetic acid, formaldehyde, paraformaldehyde or acetic acid. 8. Process according to claim 7, characterized in that the fixing agent is acetic acid (approximately 5-20%), used in an aqueous mixture with methanol and/or ethanol (approximately 10-50%). 9. Fixing is carried out by dipping the polypeptide gel in a dye fixative 1 to 3 times for about 5 to 15 minutes each, and treatment with an oxidizing agent is carried out by dipping the fixed polypeptide gel therein for about 3 to 10 minutes. treatment with a photosensitive salt is performed by dipping the rinsed polypeptide gel therein for about 10 to 30 minutes, and treatment with a reducing agent is performed at least once therein. Claims 3 and 4, which are carried out by soaking for about 10 to 20 minutes.
The method according to any one of paragraphs 5 and 7. 10. The method according to claim 2, wherein staining is performed after the polypeptide in the gel is electrophoresed. 11. The following steps have no operating radiation other than ambient lighting: mixing the polypeptide with an aqueous solution of a fixative to form a polypeptide precipitate; passing the precipitate through paper; and oxidizing agent. a step of photographically reversing the polypeptide precipitate by treating the polypeptide precipitate with a photosensitive salt, a step of forming a latent dye image by treating the polypeptide precipitate with a photosensitive salt, and a step of treating the polypeptide precipitate with reduction to form a dye image. The polypeptide silver staining method in a gel according to claim 1, which comprises the step of developing. 12. The following processes that do not involve any operating radiation other than ambient illumination: photoreversal by treating the fixed tissue specimen with an oxidizing agent; and forming a latent image by treating the tissue with a photosensitive salt. A method for silver staining polypeptides in a gel according to claim 1, comprising the steps of: and developing a dye image by treating this tissue with a reducing agent. 13. The method of claim 2, wherein each step is repeated once.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US339886 | 1982-01-18 | ||
| US06/339,886 US4405720A (en) | 1981-03-04 | 1982-01-18 | Silver stains for protein in gels |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58216958A JPS58216958A (en) | 1983-12-16 |
| JPH0141222B2 true JPH0141222B2 (en) | 1989-09-04 |
Family
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|---|---|---|---|
| JP58006552A Granted JPS58216958A (en) | 1982-01-18 | 1983-01-18 | Silver dyeing method for polypeptide in gel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58216958A (en) |
-
1983
- 1983-01-18 JP JP58006552A patent/JPS58216958A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58216958A (en) | 1983-12-16 |
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