凝膠遷移實驗有稱凝膠阻滯實驗或電泳遷移率實驗（EMSA，electrophoretic mobility shift assay），是一種用于蛋白與核算相互作用的技術。最初是用于轉錄因子與啟動子相互作用的驗證性實驗，也可應用與蛋白-DNA、蛋白-RNA互作研究。

一、實驗原理

EMSA主要基于蛋白-探針復合物在在凝膠電泳過程中遷移較慢的原理。根據實驗設計特異性和非特異性探針，當核酸探針與樣本蛋白混合孵育時，樣本中可以與核酸探針結合的蛋白質與探針形成蛋白-探針復合物；這種復合物由于分子量大，在進行聚丙烯酰胺凝膠電泳時遷移較慢，而沒有結合蛋白的探針則較快；孵育的樣本在進行聚丙烯酰胺凝膠電泳并轉膜后，蛋白-探針復合物會在膜靠前的位置形成一條帶，說明有蛋白與目標探針發送互作。

二、實驗操作步驟

1、實驗前準備

（1）合理的實驗方案

根據研究目的合理設計特異性探針實驗組以及非特異性探針對照組，如有必要還可以添加特異性抗體組、特異性核酸競爭組等

（2）樣本制備

可以選擇提取樣本的總蛋白、核蛋白或者使用純化好的目的蛋白。對樣本蛋白進行定量，實驗中等量加入蛋白。

（3）探針制備

根據實驗要求設計不同的探針并添加標記，可以合成核酸后自行添加，部分已知蛋白有商業化的抗體也可以直接購買。現在大多數實驗室已經不再使用放射性標記，生物素使用相對較多。

2、形成蛋白-探針復合物

（1）在0.5ml離心管中按順序將下列組份混勻：

（2）冰浴5min后，加入1μ探針。（對照組加1ul對照探針）

（3）PCR儀中室溫（20-23℃）溫育30min。

3、制備凝膠，電泳

（1）制備6.5%非變性聚丙烯酰胺凝膠：（注意根據試劑情況按比例調整總體積）

（2）按標準步驟制備凝膠。

（3）加樣前先在預冷的0.5X TBE buffer中120V預電泳10min，與電泳完畢后沖洗加樣孔。

（4）混合樣本及電泳緩沖液，點樣電泳。

（5）將電泳槽置于冰上或者4℃環境中，恒壓100V進行電泳，直至緩沖液指示帶距離凝膠底部2~3cm為止。（大約50-60min，根據實際情況調整電泳時間及電壓；電泳時間不宜過長）

4、轉膜

（1）在預冷的0.5XTBE中浸泡凝膠，膜，濾紙和纖維墊。

（2）按如下順序組裝“三明治”：纖維墊，濾紙，凝膠，膜，濾紙，纖維墊。注意電極，確保凝膠位于陰極、膜位于陽極。

（3）在預冷的0.5XTBE中進行轉膜。轉膜裝置應置于冰上或者低溫室中，恒壓60V轉膜1h。（注意根據實際情況調整電壓及時間）。

5、檢測

（1）去除轉好的膜，放入合適的盛有緩沖液的容器中，沖洗。（注意整個檢測過程避免膜干燥）

（2）去掉沖洗緩沖液，加入封閉液后輕微震蕩，室溫封閉20min。

（3）加入適量的HRP酶標記的鏈霉親和素（Streptavidin-HRP conjugate），室溫震蕩孵育45min。（勿將酶標記物直接加到膜上）

（4）去掉酶聯物稀釋液，用洗滌緩沖液洗膜三次，每次室溫輕微震蕩1 0min。

（5）配置反應底物，均勻加至膜上，室溫孵育5min。（可以在加完底物后，用薄膜輕輕覆蓋在膜上，是底物均勻覆蓋，注意不要產生氣泡）

1、為什么看不到遷移帶？

1）蛋白樣本提取質量不高，蛋白降解或者提取量不足。

2）樣本中沒有可以與探針結合的蛋白。

3）探針與蛋白無特異性的相互作用。

4）轉膜效率低，蛋白或者探針未轉移到膜上。

5）曝光或者成像時間過短。

在Super-Shift EMSA測定中看不到Super-Shift DNA/蛋白復合物帶還可能有以下原因：

6）抗體沒有工作。不是所有的抗體都可以用于Super-Shift EMSA，只有對非變性蛋白的表面抗原決定簇起反應的抗體才能夠用于Super-Shift EMSA。

7）測定的活化的DNA/蛋白復合物中沒有希望檢測的構成成分存在。此時既看不到Super-Shift的帶，也看不到DNA/蛋白復合物的量的減少

8）使用的抗體過度稀釋。一般10-20ul的反應液需要使用0.5-1ul原倍的抗體。

9）多抗與DNA/蛋白復合物形成大的聚集物而不進膠。在這種情況下，雖然看不到Super-Shift的帶，但應當可以看到DAN/蛋白復合物的電泳帶明顯減少。

2、為什么實驗背景高？

1）曝光或者成像時間過長。

2）封閉時間不足或者效率不高。

3）洗滌效果不佳。

4）實驗過程中膜沒有一直處于濕潤狀態。

3、EMSA測定需要多少量的蛋白與標記的探針？

對每一個特定的結合蛋白和探針，所用的純化蛋白，部分純化蛋白，粗制核抽提液需作優化：一般所用純化蛋白的量在20-2000ng間，可將蛋白:DNA的等摩爾比調整為蛋白的摩爾數是DNA的5倍；用粗制核抽提液，需要2-10ug蛋白形成特異的復合物。

部分純化蛋白與粗制核抽提液應保存在-80℃、探針應保存在-20℃以防止降解。

無論探針或是結合蛋白都應避免多次凍融。

4、Poly(dI:dC)，非特異性競爭DNA，特異性競爭DNA在EMSA測定中的作用？

Poly(dI:dC)由肌苷和胞嘧啶組成。在EMSA反應中加入poly(dI:dC)，可抑制粗制核抽提液中轉錄調節因子與標記探針的非特異結合。結合溶液中的poly(dI:dC)的用量需在正式實驗前進行優化，一般用量大約在0.05mg/ml左右。當用純化的蛋白作凝膠遷移反應時，不必一定加入poly(dI:dC)，如加入，則普通反應中所用終濃度不超過50-100ng。對核抽提液，每2-3ug核抽提液用1 ug poly(dI:dC)。

為確定所形成的復合物的特異性，在含或不含增量的特異競爭DNA或非特異的競爭DNA時，作結合反應的競爭實驗。一般，特異競爭探針是非標記的DNA，其序列與標記探針相同，故能與標記探針競爭與結合蛋白的反應。非特異競爭探針的長度組成和DNA探針相同，但序列不同。如果結合蛋白與標記探針的結合被特異競爭探針抑制，而不受非特異探針的影響表明靶結合蛋白的存在。特異與非特異性競爭DNA的用量也需優化或滴定，但競爭DNA通常是標記的探針用量的30-100倍（w/w）。

5、用什么凝膠條件將蛋白質/探針復合物和游離的探針分離開？

將結合蛋白或粗制核抽提液和目的探針結合，蛋白/探針復合物和游離探針可在非變性聚丙烯酰胺凝膠中經電泳分離。聚丙烯酰胺的濃度一般為6%，在特定條件下可用高或低的濃度。也可將TGE緩沖液（12.5mM Tris，pH8.3，95mM 甘氨酸，0.5mM EDTA）用于不穩定的蛋白/DNA復合物。在4℃進行結合和電泳實驗以阻止不穩定復合物和探針的解離。

當帶型不緊密出現拖尾時，表明復合物存在解離。凝膠必需完全聚合，以避免帶型拖尾。如復合物不進入凝膠則表明所用的蛋白或探針過量，或鹽的濃度過量不適用于這一反應。在含抽提液的帶中不含游離探針或復合物，但只含探針的帶中有探針表明抽提物有核酸或磷酸酶污染，應在抽提液中和結合反應中加入相應的抑制劑。