Bio Technical フォーラム

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タンパク定量 ブラッドフォードの精度 トピック削除
No.679-TOPIC - 2011/07/15 (金) 21:54:48 - 麹町のサルーン
いつも参考にさせていただいております。

私はタンパク質の解析をはじめたものですが、タンパクの定量で困っております。
Biorad社のプレートリーダーと試薬を使いブラッドフォード法を行なっているのですが、あまり信頼できる結果が得られません。タンパクの節約のため、系列で希釈したものを測定すると計算結果に2倍くらい差が出てしまいます。
このような状況になってしまう原因や改善方法をご存知の方がいらっしゃいましたら、ご教授ください。
 
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ブラッドフォード法の適用範囲 削除/引用
No.679-32 - 2012/05/24 (木) 14:20:43 - ヌートリア
ブラッドフォード法の定量範囲について質問です。
ネット上を検索したところ値は若干違えどug表記とug/ml表記(biorad)の二通りがありました。試薬とサンプルは1:1が多く見られ、その中でも合計2mlが多く見られました。
吸光度の値はその原理上濃度なので、試薬:サンプル=1:1で定量範囲濃度であれば、A+B⇔Cの結果にscaleは影響を与えないと思いますが、例えば100ulの水の試験と500ulの水の試験で毎回100ulの方が有意に小さい値が出ます。これは他の濃度でも同じでした。
@ブラッドフォード法では反応液量の下限が存在するのでしょうか?

測定する蛋白をなるべくロスしたくなく小さいスケールで希釈系列を、誤差を少なくするため大きいスケールでSTD希釈系列を作るつもりでしたが、これはODが濃度依存の前提です。ところがブラッドフォード法でODは被検液の濃度ではなくスケールに関係なくその全体の蛋白重量を測っているのだと言う話も見かけました。
Aそれが正しいのならば一体どういう意味でしょうか?(キュベットの中で色素反応物が沈降するとか?キュベットに入れるスケールも普通実験間で一定にしているので濃度になると思うのですが……。原理が分かりません。)

そこで0ug,5ug,10ugBSAを含む500ul,1ml二種類を試薬と1:1で反応させ吸光度を見ましたが、高濃度である100ulの方がより高い数値を示す結果となりました。
希釈系列で見るとSTRD500ul,1ml二つの系列の△OD/△BSA濃度、△OD/△BSA重量は(本来同じになるはずですが)500ulの方が4.5倍濃縮されている(あるいは重量依存で考えるなら4.5mlあるも可)となり、同濃度でも、同重量でも被検溶液(とそれと同容量の試薬)のスケールが少なくなれば、まったく逆に測定されるOD(測定される発色物質)は実際より高くなるという性質が見られました。

これはいったいどういう原因によるものなのでしょうか?
やはり発色物質がすぐに底に沈み、それを測っているため、反応液をボルテして1部のみをキュベットに入れていれば相対的にキュベット濃度は下がるということでしょうか?
だとすれば「ブラッドフォード法は基本的に反応液全量をキュベット内にいれる(で反応させる)べきで、測っているのはあくまで反応液中にあるug」ということでいいでしょうか?

詳しい原理を知っている方がいたら教えていただけるとありがたいです。

(無題) 削除/引用
No.679-31 - 2011/07/22 (金) 13:56:51 - ^^
そーですね、
検量線の書き方(一次?二次?)とかなんて気分、手間の問題って感じがしますよねー。

(無題) 削除/引用
No.679-30 - 2011/07/21 (木) 23:41:35 - 笑い男
 検量線のフィッティングは一次より二次、三次と上げれば上げるだけ
相関が強くなりますが・・・・

 (ここからは気分の問題になるのでしょうが)個人的には
ドーズ/レスポンスでもない限りは一次でフィッティングさせます。
なので、スタンダードの濃度幅は直線に近似できる濃度幅でしか
利用しません。
 フィッティングカーブの誤差よりも、高次関数は手技の誤差が
結果に大きく影響することを嫌っているのでしょうか・・・
自分のやりかたを上手く説明できませんが、一次関数に固執する派です。

(無題) 削除/引用
No.679-29 - 2011/07/20 (水) 20:22:15 - へー
いろいろやってみる人がいるものですね。
検量線に対して一次と二次のフィッティングをして比べてみたりしてみてるみたいです
http://www.jove.com/Details.stp?ID=1918
DOI: 10.3791/1918

Bio-radさんも。
http://www.bio-rad.com/webroot/web/pdf/lsr/literature/Bulletin_5423A.pdf

(無題) 削除/引用
No.679-28 - 2011/07/20 (水) 12:15:25 - ここ
こことか参考になりませんでしょうか

www.piercenet.com/files/TR0057-Read-std-curves.pdf

www.caymanchem.com/pdfs/704002.pdf

media.wiley.com/CurrentProtocols/0471111848/0471111848-sampleUnit.pdf

(無題) 削除/引用
No.679-26 - 2011/07/19 (火) 10:07:20 - qq
>もしくは最も単純な計算方法とは違って、qq様が求めている「誤差%」の総和を最小化しているのでしょうか?
gnumericでプロットして、"trend line to..."をpolynomialで実行するだけです。
仕組みは解りませんが、scipy.optimize.leastsqのようなプログラムを使っているのでしょうから、誤差を最小にするパラメータ推定のはずです。誤差%では最小化していないと思います。
optimizeの段階で誤差%を最小化するのは、概念的な軸項目と実際の数値が、原点=ゼロになっていないと宜しくないので、お勧めできません。実際、BSA=0の誤差%は計算できなくなります。
私は、エクセルが嫌いで使わないから使えない(?)のですが、基本的なカーブフィットは、エクセルにも一応付いているでしょう。ただ、gnumericを一度ダウンロードして、使ってみられるとよろしいです。

(無題) 削除/引用
No.679-25 - 2011/07/19 (火) 04:05:49 - おお
>[Re:20] 質問さんは書きました :
> 。ただ、y軸に
> 吸光度をとるかタンパク濃度をとるかで計算結果(誤差評価)が変わりそうだなと感じました。
> qq様に教えて頂いた方法で、時間があるときに少し計算にトライしてみたいと思います。
> 横からすみませんでした。


与えられている数値をグラフにしてみると、低濃度側で直線性があるようにみえます。また高濃度側は数値としてもプロットの傾向からしても、飽和してきています。加えて得られたタンパクのサンプルのOD値は低濃度側です。なので低濃度側で直線を引いたほうが正確ではないかと思えるわけです。

2次曲線で得られる誤差は実験自体の誤差かもしれませんし、2次曲線をあてはめた時の誤差(2次曲線をあてはめた方法論の誤差)を見てるのかと言う2ツノ見方ができるなら、低濃度側では図れてないという結論は出せるのかどうかというのが気になったわけです。

サンプルのOD値が高濃度側の領域にあれば2次曲線に当てはめてワークするでしょう。

(無題) 削除/引用
No.679-24 - 2011/07/19 (火) 03:22:56 - qqq
qq様
少し気になったのですが、カーブの当てはめはどのような方法になっていますか?ごく普通の最小二乗法で計算すると(直線でも)絶対値の小さい部分は、絶対値の大きい部分に比べて当てはめ(の割合)が甘くなると思います。吸光度の低い部分の誤差の大きさの原因はこれとは別でしょうか?
もしくは最も単純な計算方法とは違って、qq様が求めている「誤差%」の総和を最小化しているのでしょうか?

(無題) 削除/引用
No.679-21 - 2011/07/19 (火) 02:01:45 - Kanata
Bladfordのようなシンプルなてい色反応は一次の線形で見るべき物です。二次曲線を用いる時は低濃度、高濃度域が一次の直線に乗らない場合が多いですね。ELISAでは二次曲線の直線域のみを定量に用います。

恐らくELISAと同じ感覚で二次曲線を用いていらっしゃるのだと思います。
理論的にはお勧めできませんが、厳密な定量じゃなくていいのであれば二次曲線もありでしょうね。

(無題) 削除/引用
No.679-20 - 2011/07/18 (月) 22:57:21 - 質問
qq様
どうもありがとうございました。勉強になります。
おお様
計算のために2次曲線を使う事はいいんじゃないでしょうか?
吸光度(x)に対し、タンパク濃度(y)が単調増加かつ急激に大きくなっていく(飽和していく)という性質は、二次曲線の単調増加部分の性質で、ある程度、あらわす事ができると考えてもいいと思いました。
また、直線を引く事を一次までのテイラー近似を行っていると考えれば、二次までのテイラー近似(二次曲線)を使うことに問題はないと思います。ただ、y軸に
吸光度をとるかタンパク濃度をとるかで計算結果(誤差評価)が変わりそうだなと感じました。
qq様に教えて頂いた方法で、時間があるときに少し計算にトライしてみたいと思います。
横からすみませんでした。

(無題) 削除/引用
No.679-19 - 2011/07/18 (月) 22:11:46 - 麹町のサルーン
皆様、色々なご指摘ありがとうございます。

0.33は0.03の間違いでした。すいません。

タンパクも試薬もミリQ水で希釈しています。

希釈の段階で間違いがあるようなので、基本的なことを確認しながらもう一度やってみようと思います。

(無題) 削除/引用
No.679-18 - 2011/07/18 (月) 13:16:31 - おお
2次曲線を使って良いのかが問題だ。

それと、高濃度で飽和している傾向があるように見えるので高濃度でエラーが出ていると見れば低濃度の直線性は意外といいようにもみえる。

サンプルの希釈でうまくいっていないので何が原因か突き止めなければ解決しないような気がします。サンプルやスタンダードは全部同じバッファーで希釈しているのかなぁ。

(無題) 削除/引用
No.679-16 - 2011/07/18 (月) 11:12:15 - qq
理屈は、
標準曲線の誤差を担保してから標準曲線を使いましょうということです。
XをABS、YをBSA,mg/mlとして、ABS0.513までの値を適当なカーブ(今回は2次曲線)に当てはめました。私は、Gnumericを使っていますが、エクセルでもきっと求まります。
  BSA = 3.78*ABS^2 - 0.82*ABS - 0.073
その式に、スタンダードカーブの吸光度を代入すると、使ったBSAのタンパク量が求まります。(計算値です)
ところが、BSAのタンパク量は、予め判っているので、その誤差は、計算式もしくは標準曲線そのものの持つ誤差です。
ここで誤差%は、
絶対値(BSA既知タンパク濃度ー計算タンパク濃度)/既知タンパク濃度x100 %
で計算してあります。基本的に、標準曲線の%ERRを見て、測定値として用いる吸光度の下限を決めます。小さい値には、大きな割合の誤差が乗っているからです。

ですが、最初のBSA濃度を0だと思っていたので、結果は違ってきます。
以下に再計算しました。

BSA = 5.08*ABS^2 - 1.94*ABS + 0.165
BSA, ABS, Calc, %ERROR
0.033, 0.293, 0.0309, ---
0.050, 0.307, 0.0463, 7.34
0.100, 0.354, 0.1127,12.69
0.300, 0.439, 0.2897, 3.42
0.500, 0.513, 0.5037, 0.73

カーブはそこそこ綺麗ですが、ABS 0.4未満では10%程度の誤差が発生します。
やはり、未知試料のタンパク量が少なすぎると思います。希釈のところに問題があると思いますね。
「タンパクが難溶性で」が一番の問題かもしれません。難溶性のタンパクはBioRad CBBでは難しいかもしれません。

横からすいません 削除/引用
No.679-15 - 2011/07/18 (月) 09:55:40 - 質問
横から申し訳ないのですが、
qq様に教えて頂きたいことがあります。
>適当にcurve-fit
>誤差%
についてですが、もしよろしければ計算方法等をお教え下さいますでしょうか?普通に検量線を書けば求められるものなのでしょうか?興味がありますのでよろしくお願いします。

(無題) 削除/引用
No.679-14 - 2011/07/18 (月) 09:40:09 - おお
>[Re:7] 麹町のサルーンさんは書きました :
> お返事が遅くなり申し訳ございません。
>
> 測定の一例をお示しいたします。
> 標準BSAは手作りで系列化しました。検量線も毎回作製しています。
> BSA.濃度   吸光度

> 0.33mg/ml   0.293
これ、0.033の間違えですよね。


> 0.05 0.307
> 0.1 0.354
> 0.3 0.439
> 0.5 0.513
> 0.7 0.536
> 1 0.553
> 測定タンパクの測定結果は下記の通りです。
> 1/10希釈    0.309
> 1/2希釈     0.349


まずブランク(バッファーだけ)の実測値はありますか?それともそれを差し引いたものですか?

差し引いたものでないとして、0.033から0.1までは直線性(0.3でちょっと寝てる)があるみたいです。ただし、それでもサンプルの量は希釈が違った物でさが出ますね。

まず、全体的に数値が高いように思えます。プレートリーダーのlight passから考えれ(加えたボリュームによりますが)0.4から0.5というのはbradfordでは飽和に近い値です。もしかしたらお使いのバッファーに何かアッセイを邪魔するものが存在するか、お使いの試薬が古くて悪くなってしまっているのかもしれません。

バッファーが問題であればサンプルを違うバッファーで薄めた状態で使うとか工夫が必要かもしれません。

プレートリーダーの方は問題がないでしょうか?適切なフィルターを使っているかとか。コンピューター上でセットしたポジションとは違うところにフィルターが入っているとかいうトラブルがないとも限りません。ランプが弱っているとかも確認してみる必要がもしかしたらあるかもしれません。

それでも解決しないならBACとか違う方法論も考えた方がいいかもしれません。バッファーがUVで吸収が少なく、測るたんぱく質がある程度精製されていて核酸や脂質その他の細胞成分が少ないならばUVの吸収(280nmとか)で決める手もあります。

(無題) 削除/引用
No.679-13 - 2011/07/18 (月) 09:04:43 - qq
あなたの標準曲線をBSA0-0.5mg/mlまでを使って適当にcurve-fitすると、
BSA.濃度 吸光度  計算値 誤差%
0.00mg/ml 0.293  0.011  ---
0.05   0.307  0.032  37
0.1    0.354  0.11  10
0.3    0.439  0.30  1.5
0.5   0.513   0.50  0.24
0.7   0.536   0.57  18
1    0.553   0.63  37
以上のようになります(方法で結果は変わります)。
この標準曲線で適切なタンパク定量をしたければ、0.4以上のサンプル吸光度から求める必要があります。
1/10希釈 0.309 で推定される値には、最低37%程度の誤差を含んでいます。
1/2希釈  0.349 で推定される誤差には、10%程度の誤差を含んでいます。
ですから、このままのデータを解釈するなら、2倍の違いは、ありそうなことです。
サンプルのタンパク濃度が低すぎるのです。

(無題) 削除/引用
No.679-11 - 2011/07/18 (月) 02:39:46 - Kanata
市販のBradford試薬をつかっているのだとしたら、添付のプロトコールで検量域を確認してみてはいかがでしょうか。

もしもBio-RadのBradford試薬を使っていて、96-wellで濃度を測定するのであれば(サンプル10マイクロリットルに対し試薬200マイクロリットル)、検量線は0.05 mg/ml - 0.5 mg/mlが保証されています(多少の前後はあれど)。回答されていたBSA濃度ー吸光度をプロットすると、検量線が寝ていますよね(飽和)。つまり、作製された検量線はレンジ検量域をオーバーしているということになります。この時の検量線は二次曲線でなく、1次です(線形近似)

仮に10倍希釈として吸光度0.309、これは最も薄い濃度となる0.05mg/mlとほぼ同等の濃度になりますね。厳密な定量をするのであれば5倍希釈などにして定量するのが望ましいです。

ふぁいと! 削除/引用
No.679-10 - 2011/07/18 (月) 01:00:51 - 勝手な予想
勝手な予想ですが
まず2点タイポがあるのではないかと思います。
検量線一点目、0.33mg/mlではなく0.033mg/mlではないですか?
あと、計算的には、測定タンパクは10倍希釈と5倍希釈になっているんじゃないでしょうか?

以上2点がタイポだとして、以下を書きます。
1.検量線用の測定結果とサンプルの測定結果を毎回じっくり眺めて下さい!
検量線用の0.05mg/mlの吸光度が0.307で
サンプル1/10希釈の吸光度が0.309
この点から、濃度計算したときにサンプル1/10希釈の吸光度は約0.05mg/mlになることが明らかだと思います。計算結果がそうなってないならば、計算ミスを疑って下さい。
2.実際に計算してみた結果です
a.検量線を0.033, 0.05, 0.1 mg/mlの点を利用して直線を引くと
吸光度=0.917xタンパク濃度+0.262
1/10希釈:0.051mg/mlx10=0.51mg/m
1/5希釈:0.095mg/mlx5=0.475g/ml
b.検量線を全てのポイントを使い二次曲線を(ラフに)引いてみると
吸光度=-0.37xタンパク濃度xタンパク濃度+0.64xタンパク濃度+0.28
1/10希釈:0.046mg/mlx10=0.46mg/ml
1/5希釈:0.115mg/mlx5=0.575mg/ml

悪くないんじゃないでしょうか^^

(無題) 削除/引用
No.679-9 - 2011/07/18 (月) 00:06:10 - 月詠
測定結果を拝見する限り、タンパク濃度が濃すぎです。
検量線の基本を確認してください。


また、希釈操作もおかしいですよね。

検量線は2倍希釈で
0.10 mg/ml 0.354
 ↓      ↓
0.05 mg/ml 0.307

なのに、タンパク試料液は、5倍希釈で
1/2希釈  0.349
 ↓      ↓
1/10希釈  0.309

2倍希釈の検量線より5倍希釈のタンパク試料液の方が、
吸光度の減少度合が小さいのは明らかにおかしいですよね。
希釈操作ないし濃度の調整操作が正確ではないということですね。

(無題) 削除/引用
No.679-8 - 2011/07/17 (日) 22:09:17 - TS
ブラッドフォードにしては、STDの濃度が濃すぎるんじゃ。。。
こんな頭打ちしているSTD使ってるって先生は承知しているのかな?

どんなSTD直線を引いているのかよくわかりませんが、
サンプルの吸光度をざっと見ても、とぴ主さんがおっしゃってるような濃度にはならない気がします。

なにかとても基本的なことがそもそも間違っているために、うまくいっていないような感触を受けますが、先輩や先生に相談した方が良いと思います。
たぶん、学部生ですよね。

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