Was ist 2D-Gelelektrophorese?
Die zweidimensionale (2D) Gelelektrophorese ist eine Methode, mit der Wissenschaftler Proteinmischungen zerlegen und analysieren, indem sie zunächst Proteinbanden entlang zweier verschiedener Achsen trennen. Es ist eine Technik, die am häufigsten verwendet wird, wenn komplizierte oder dicke Proteinmischungen, häufig mit überlappenden Proteingrößen, behandelt werden. Die 2D-Gelelektrophorese unterscheidet sich von der eindimensionalen Gelelektrophorese dadurch, dass bei der erstgenannten Methode die Trennung von Proteinen auf der Grundlage zweier unterschiedlicher Proteineigenschaften erfolgt, wohingegen die eindimensionale Gelelektrophorese normalerweise Proteine auf der Grundlage einer einzigen Eigenschaft wie der Proteingröße trennt.
Gelelektrophorese wird häufig in der Forschung eingesetzt, um Moleküle zu trennen, indem die Tatsache ausgenutzt wird, dass viele biologische Moleküle wie DNA eine elektrische Ladung haben. Diese Tatsache kann zum Vorteil der Wissenschaftler genutzt werden, da geladene Moleküle durch Anlegen eines Spannungsgradienten über ein poröses ionisches Gel durch ein poröses Substrat wie Agarose nach Größe getrennt werden können. Mit der Zeit passieren Moleküle dieses Gel in Richtung der Ladung, die der natürlichen Ladung des Moleküls entgegengesetzt ist. Kleine Moleküle und stark geladene Moleküle bewegen sich schneller als große Moleküle oder schwach geladene Proteine. Bei der 2D-Gelelektrophorese kann nach dem Trennen von Proteinen durch ein einzelnes Merkmal, das einen Gradienten erzeugt, ein Gel zur Seite gedreht werden, um diese zuvor resultierenden Banden basierend auf einem zweiten Merkmal zu trennen.
Die 2D-Gelelektrophorese verwendet häufig molekulare Ladungen von Proteinen als ein Merkmal, durch das Proteinaggregate in Einkomponentenproteine getrennt werden können. Die Proteinmasse ist ein weiteres gemeinsames Merkmal, das zur Trennung von Proteinen bei der 2D-Gelelektrophorese verwendet wird. Nachdem die Proteine in einer eindimensionalen Gelelektrophorese auf einem Gel durch eine einzelne Spur gelaufen sind, kann dieses Gel in einer Zentrifuge zentrifugiert werden, wodurch die schwereren Proteine schneller nach unten gezogen werden als die kleineren, weniger massiven Proteine. Die Zugrichtung ist senkrecht zu der Richtung, in der die Proteine aufgrund der Anziehung einer elektrischen Ladung durch einen Spannungsgradienten durch das Gel gezogen wurden.
Elektrophorese findet in molekularen Studien viele Verwendung, einschließlich der Trennung von Proteinen auf der Grundlage synthetisierter Eigenschaften, wie z. B. Proteinmarkierung. Die Proteintrennung basierend auf einer charakteristischen Masse wird auch verwendet, wenn Proteine mit anderen Molekülen markiert werden. Diese Technik kann mit diesen Proteinkomplexen verwendet werden, da die markierten Proteine leichter durch ein Gel fallen als nicht markierte Proteine.
Während viele Trenngele in Laboratorien aus Agarose bestehen, erfolgt die Proteintrennung durch 2D-Gelelektrophorese am besten auf Polyacrylamidgelen. Diese Arten von Gelen werden in Western Blots und anderen auf Proteingrößen basierenden Assays verwendet. Agarose wird häufiger zur Trennung von DNA-Segmenten verwendet.