Hva er 2D gelelektroforese?

To-dimensjonal (2D) gelelektroforese er en metode forskere bruker for å ta fra hverandre og analysere proteinblandinger ved først å separere bånd av proteiner langs to forskjellige akser. Det er en teknikk som oftest brukes når man arbeider med kompliserte eller tykke blandinger av proteiner, ofte med overlappende størrelser på proteiner. 2D gelelektroforese skiller seg fra endimensjonal gelelektroforese fordi den tidligere metoden benytter separasjon av proteiner basert på to forskjellige proteinkarakteristika, mens endimensjonal gelelektroforese vanligvis skiller proteiner basert på en enkelt karakteristikk, som proteinstørrelse.

Gelelektroforese brukes ofte i forskning for å skille molekyler ved å gjøre bruk av det faktum at mange biologiske molekyler, som DNA, har en elektrisk ladning. Dette faktum kan brukes til fordel for forskere fordi ladede molekyler kan separeres etter størrelse gjennom et porøst underlag som agarose ved å påføre en spenningsgradient over en porøs, ionisk gel. Over tid vil molekyler passere gjennom denne gelen, mot ladningen som er motsatt av molekylets naturlige ladning. Små molekyler og tungt ladede molekyler beveger seg begge raskere enn store molekyler eller proteiner som er svakt ladede. Etter 2D gelelektroforese, etter separering av proteiner gjennom en enkelt karakteristikk, som skaper en gradient, kan en gel deretter dreies sideveis for å skille de tidligere resulterende båndene basert på en andre karakteristikk.

2D gelelektroforese benytter ofte molekylære ladninger av proteiner som ett kjennetegn ved hvilket proteinaggregater kan separeres i proteiner med en enkelt komponent. Proteinmasse er et annet vanlig kjennetegn som brukes til å skille proteiner i 2D gelelektroforese. Etter at proteiner er kjørt på en gel gjennom en enkelt bane i endimensjonal gelelektroforese, kan den gelen deretter spinnes i en sentrifuge, og trekker de tyngre proteiner raskere ned enn de mindre, mindre massive proteiner. Retningen på trekket er vinkelrett på retningen proteinene ble trukket gjennom gelen på grunn av tiltrekning til en elektrisk ladning gjennom en spenningsgradient.

Elektroforese har mange bruksområder i molekylære studier, inkludert separasjon av proteiner basert på syntetiserte egenskaper, for eksempel proteintagging. Proteinseparasjon basert på en karakteristisk masse brukes også når proteiner er merket med andre molekyler. Denne teknikken kan brukes med disse proteinkompleksene fordi de taggede proteinene lettere vil falle gjennom en gel enn ikke-merkede proteiner.

Mens mange separasjonsgeler i laboratorier er laget av agarose, gjøres proteinseparasjon ved 2D gelelektroforese best på polyakrylamidgeler. Disse typene geler brukes i Western Blots og andre proteinstørrelsesbaserte analyser. Agarose brukes oftere for separasjon av DNA-segmenter.