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電気泳動
2次元電気泳動の原理と方法

原理

2次元電気泳動とは、タンパク質を2次元、つまりX方向とY方向に2回電気泳動(展開)する分離方法です。この時1回目と2回目に異なった分離条件(試料や電気泳動の条件)を組合わせ、1次元(1回)の電気泳動より分離能を優れたものにします。その結果(X方向への分離・展開+Y方向への分離・展開)を1枚のゲル中に得られます。一般的には1次元目(X方向への分離)は各試料の等電点によって分離(IEF/等電点電気泳動)し、2次元目(Y方向への分離)は各試料の分子量によって分離(SDS-PAGE)し、展開します。

2次元電気泳動原理1
  • 等電点電気泳動(IEF)
    2次元EP原理2

タンパク質・ペプチドを構成するアミノ酸はアミノ基(-NH2)やカルボキシル基(-COOH)等を有する両性電解質のため、溶解している液のpHにより電荷の大小や極性が変化します。そこでpH勾配中で電気泳動を行なうと、各タンパク質は固有の電荷に応じて陰極(-)陽極(+)に引かれて移動しますが、等電点に達し電荷が0となると移動しなくなります。このように各タンパク質・ペプチド固有の等電点を利用して分離する方法を等電点電気泳動といいます。ゲル(支持体)はアガロースやポリアクリルアミドが利用され、2次元目のゲルの上に1次元目のゲルを添加するため円柱や矩形の形状のゲルを使用します。

  • SDSーポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS-PAGE)

タンパク質やペプチドは、構成アミノ酸や溶けている緩衝液のpHによって+(プラス)にも-(マイナス)にも荷電する為、SDS(ドデシル硫酸ナトリウム(陰イオン性界面活性剤))をタンパク質に結合させ、タンパク質を一過性に-(マイナス)に荷電させて陽極(+)側に移動させます。この時タンパク質は、平板状のポリアクリルアミドゲル中で、ゲルの分子ふるい効果で分子量に応じた移動度を示し、分離されます。

試料調製

まず十分に溶解していることが大事です。遠心で十分に不溶物質を除去します。
1次元目は等電点電気泳動ですので、試料溶液中にはなるべく試料(タンパク質・ポリペプチド)以外のものが存在しないのが理想です。塩や極性をもった界面活性剤等は含まないようにします。極端なpHも好ましくありません。試料が水溶性の場合はそれほど問題になりませんが、難溶性の場合には、非イオン性か両性の界面活性剤や尿素などで溶解度をあげます。

試料調製用キット EzApply2Dkit

2次元電気泳動システムラインナップ

ゲルの大きさ(泳動の目的、試料の分離度、操作時間)によって選択します。

2次元電気泳動システム 2次元目ゲルサイズ 所要時間 既製ゲル 特長
2Dコンパクトシステム 60(W)×60mm(H) 約7時間 あり 速い、小さい
2Dミニスラブシステム 90(W)×83mm(H) 約10時間 あり 標準サイズ
アガロース・2次元電気泳動装置 200(W)×180mm(H) 約2.5日 なし 大きく展開
2Dコンパクトシステム ☆1日で終わる2次元電気泳動☆
  電気泳動装置 プレキャストゲル
一次元目
(等電点電気泳動) 
二次元目
(SDS-PAGE) 
2Dミニスラブシステム ☆1日で終わる2次元電気泳動☆
  電気泳動装置 プレキャストゲル
一次元目
(等電点電気泳動) 
二次元目
(SDS-PAGE) 

  

関連資料: 操作動画、実験のコツなど

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2次元電気泳動のコツ
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