Wat is 2D-gelelektroforese?

Tweedimensionale (2D) gelelektroforese is een methode die wetenschappers gebruiken om eiwitmengsels uit elkaar te halen en te analyseren door eerst banden van eiwitten langs twee verschillende assen te scheiden. Het is een techniek die meestal wordt gebruikt bij het omgaan met gecompliceerde of dikke mengsels van eiwitten, vaak met overlappende grootten van eiwitten. 2D-gelelektroforese verschilt van eendimensionale gelelektroforese omdat de eerstgenoemde methode gebruik maakt van scheiding van eiwitten op basis van twee verschillende eiwitkenmerken, terwijl eendimensionale gelelektroforese gewoonlijk eiwitten scheidt op basis van een enkele eigenschap, zoals eiwitgrootte.

Gelelektroforese wordt vaak gebruikt in onderzoek om moleculen te scheiden door gebruik te maken van het feit dat veel biologische moleculen, zoals DNA, een elektrische lading hebben. Dit feit kan in het voordeel van wetenschappers worden gebruikt omdat geladen moleculen op grootte kunnen worden gescheiden door een poreus substraat zoals agarose door een spanningsgradiënt aan te leggen over een poreuze, ionische gel. Na verloop van tijd passeren moleculen deze gel, in de richting van de lading die tegengesteld is aan de natuurlijke lading van het molecuul. Kleine moleculen en zwaar geladen moleculen bewegen beide sneller dan grote moleculen of eiwitten die zwak geladen zijn. In 2D-gelelektroforese, na het scheiden van eiwitten door een enkele eigenschap, die een gradiënt creëert, kan een gel vervolgens zijwaarts worden gedraaid om die eerder resulterende banden te scheiden op basis van een tweede eigenschap.

2D-gelelektroforese maakt vaak gebruik van moleculaire ladingen van eiwitten als een kenmerk waardoor eiwitaggregaten kunnen worden gescheiden in afzonderlijke eiwitcomponenten. Eiwitmassa is een ander gemeenschappelijk kenmerk dat wordt gebruikt om eiwitten te scheiden in 2D-gelelektroforese. Nadat eiwitten in een eendimensionale gelelektroforese op een gel zijn gelopen, kan die gel vervolgens in een centrifuge worden gesponnen, waardoor de zwaardere eiwitten sneller naar beneden worden getrokken dan de kleinere, minder massieve eiwitten. De trekrichting staat loodrecht op de richting waarin de eiwitten door de gel werden getrokken vanwege aantrekking tot een elektrische lading door een spanningsgradiënt.

Elektroforese heeft veel toepassingen in moleculaire studies, waaronder scheiding van eiwitten op basis van gesynthetiseerde kenmerken, zoals eiwitmarkering. Eiwitscheiding op basis van een karakteristieke massa wordt ook gebruikt wanneer eiwitten worden gemerkt met andere moleculen. Deze techniek kan met deze eiwitcomplexen worden gebruikt omdat de gemerkte eiwitten gemakkelijker door een gel zullen vallen dan niet-gemerkte eiwitten.

Hoewel veel scheidingsgels in laboratoria zijn gemaakt van agarose, kan eiwitscheiding door 2D-gelelektroforese het beste worden gedaan op polyacrylamidegels. Deze soorten gels worden gebruikt in Western Blots en andere op eiwitafmetingen gebaseerde testen. Agarose wordt vaker gebruikt voor het scheiden van DNA-segmenten.