目前比较常用的统计方法有LC3-II/内参、LC3-II /LC3-I或LC3-II /(LC3-I+ LC3-II),那么我们该选择哪种方法才能准确量化自噬呢。别急,我们先来看几个典型条带,看完就明白了。
蛋白酶体抑制剂必不可少
例如下图1,很多小伙伴都是这样做的,对样本进行处理后检测LC3,然后通过LC3-II/LC3-I轻易地下结论说处理组自噬增加,这其实是不准确的。
图1 LC3典型结果
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从图2我们看到,在样本处理的基础上加入溶酶体蛋白酶抑制剂处理后,出现了两种不同的情况,上面是LC3-II进一步增加,这才能表明处理组确实增加了自噬。下面的加了抑制剂之后,LC3-II蛋白水平不变,那么处理组LC3-II的表达增加可能是由于抑制自噬降解而导致自噬体积累,比如抑制自噬体-溶酶体融合,这两种得出的结论是完全不同的,所以我们必须通过联合蛋白酶体抑制剂处理才能更准确的下结论。
图2 加入蛋白酶体抑制剂后LC3结果
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抗体的因素也不容忽视
在大多数情况下,抗LC3抗体检测LC3-II的灵敏度明显高于LC3-I,尤其是抗原表位位于LC3 N端的抗体。这主要是由于PE基团结合可能导致N端区域的构象变化,使得抗体对LC3-II的亲和性更高。因此LC3-II/LC3-I更容易出现增加的情况,在单个样本中的结论是不可靠的,并不能提示自噬是否激活和自噬状态。如图3,同样的样本使用不同的抗体LC3-II的表达明显不同,无法说明自噬的增加。同样的现象在Atg8中也观察到,Atg抗体对PE偶联的Atg8更敏感[1]。
图3 PC12细胞使用单克隆抗LC3抗体(A)和针对LC3 N端的多克隆抗体(B)的检测结果
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注意细胞培养条件
如果我们碰到下面不同细胞系的LC3对比图,如图4,那么我们可以得出结论,A细胞是自噬缺陷,其他细胞自噬增加吗?其实是不能的,因为这四种细胞都是在不同的培养体系中培养的,很多因素都可能会影响LC3的转化。即使是相同的培养体系,在培养过程中LC3-II也会波动。因此,要比较不同细胞之间的LC3-II含量是非常困难的,我们建议单独分析每个细胞系的情况[2]。
有小伙伴要问了,如果我只做一种细胞,那是不是就没有这个问题了。这里也要注意,我们要在一个细胞周期内完成LC3的检测,否则也会出现很大的偏差。
图4 四种不同细胞LC3结果示例图
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接下来,我们来看一个实际结果分析:
图5 MEF细胞LC3结果图
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上图MEF细胞在短时间的饥饿处理下(0.5h和2h),LC3-I减少,LC3-II增加;而在长时间饥饿下(4h和6h),LC3-I和LC3-II含量都减少了。 如果按照之前的LC3-II /LC3-I,可能会获得4h,6h自噬更强的结论,但事实上并不是这样的,通过加入溶酶体蛋白酶抑制剂如E64d和pepstatin A处理,我们可以得出结论,在0.5h自噬是最强的,后面逐渐减弱。
总结
首先一定要有蛋白酶体抑制剂的结果,帮忙我们判断药物对自噬的影响方式。其次由于抗体因素,LC3-II比LC3-I更容易显出条带,涉及LC3-I的方法或多或少都不太准确,所以简单的反而更好,就是用样本间的LC3-II/内参直接进行比较。
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参考文献:
[1] Ichimura Y, Imamura Y, Emoto K, et al. In vivo and in vitro reconstitution of Atg8 conjugation essential for autophagy[J]. J Biol Chem. 2004; 279(39): 40584-92.
[2] Mizushima N, Yoshimori T. How to interpret LC3 immunoblotting[J]. Autophagy. 2007, 3(6): 542-545