DE4244082A1 - Verfahren zur hochauflösenden Zweidimensional-Elektrophorese und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur hochauflösenden Zweidimensional-Elektrophorese und Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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- C07K1/285—Isoelectric focusing multi dimensional electrophoresis
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbe
griff des Anspruchs 1 bzw. eine Vorrichtung zur Durch
führung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des
Unteranspruchs 9.
Die Kombination zweier verschiedener Elektrophorese-
Methoden ist in vielfacher Form bekannt und dient
beispielsweise dazu, aus komplexen Proteingemischen
einen Teil der Fraktionen mit einer ersten Elektropho
rese abzutrennen und anschließend mit einer zweiten
nach anderen Parametern trennenden Methode weiter
zu separieren, so daß beispielsweise für eine gegebene
Problemstellung irrelevante Proteine die eigentlich
angestrebte Trennung nicht beeinflussen oder um bei
komplexen Proteingemischen dieses möglichst in sämtli
che Einzelproteine zu fraktionieren, um ein Gesamtbild
der Proteinzusammensetzung zu erhalten und einzelne
Proteine auffinden zu können.
Einen zusammenfassenden Überblick über hochauflösende
2D-Elektrophoreseverfahren auf der Basis eines Poly
acrylamid-Gels gibt der Aufsatz von Michael J. Dunn
und Arthur H. Burghes "Review" in der Zeitschrift
Electrophoresis 1983, 4, 97-116, an, so daß sich ausführ
liche Erläuterungen zu diesem Verfahren erübrigen
unter Hinweis auf diese Veröffentlichung und auf einige
weitere Veröffentlichungen entsprechend DE-OS
21 07 092; DE-OS 20 13 840; DE-PS 32 32 685 bzw. die
zusammenfassende Darstellung auf Seite 31 in dem Buch
"Elektrophorese-Praktikum" von Dr. Rainer Westermeier,
VCH Verlagsgesellschaft mbH 6940 Weinheim. Auf dieses
Buch wird auch verwiesen zum allgemeinen Verständnis
elektrophoretischer Trennvorgänge, der für diese benö
tigten Instrumente, Chemikalien und Gele.
Zusammenfassend kann man feststellen, daß zur Durchfüh
rung einer zweidimensionalen Elektrophorese die auch
heute noch gebräuchlichsten Methoden darin bestehen,
daß man für die isoelektrische Fokussierung (Auftren
nung nach Ladung) der ersten Dimension ein mit Bezug
auf das der zweiten Dimension zugrunde liegende Gel
unterschiedliches, möglichst großporiges Gel ver
wendet, um Siebwirkungen von Anfang an zu vermeiden.
Um zu einer gewünschten hohen Reproduzierbarkeit der
Meßwerte zu gelangen, sollten sich beim Gelgießen
ergebende Unterschiede möglichst vermieden werden,
so daß bevorzugt Fertiggele eingesetzt werden, was
allerdings zu einem weiteren Problem führt wegen der
Notwendigkeit, sogenannte chaotropische Mittel (Harn
stoff) in der Gelmatrix zur Vermeidung von Aggregaten
zwischen Proteinen und Komplexbildungen einzusetzen,aber
Harnstoff in Lösung chemisch instabil bei der Lage
rung solcher Fertiggele ist.
In diesem Zusammenhang ist es auch bekannt, vertikale
Rundgele, Flachgelstreifen, Rundgele mit Nylonfaden
(Millipore) oder foliengestützte Streifen für die
Auftrennung der Ersten Dimension einzusetzen.
Anschließend muß der Übertrag von der ersten auf die
zweite Dimension vorgenommen werden, wozu sich am
ehesten noch IEF-Spaghetti oder IEF-Streifen auf Trä
gerfilmen eignen, die auf vertikale oder horizontale SDS-Gele aufge
legt werden, mit den Notwendigkeiten einer reprodu
zierbaren Umäquilibrierung im SDS-Puffer, der repro
duzierbaren Übertragung und dem guten Kontakt von
der ersten auf die zweite Dimension und der selbst
verständlichen Kontrolle, ob alle Proteine aus der
ersten Dimension herausgewandert sind.
Dabei wird bei der zweiten Dimension, also der Auftren
nung nach Molekulargewicht (SDS-Elektrophorese) üblicherweise ein
engporiges Gel mit hoher Siebwirkung und hohem pH-Wert
eingesetzt, wobei Fertiggele wegen des hohen pH-Werts
wiederum nur eine begrenzte Lagerstabilität aufweisen.
Arbeitet man in diesem Zusammenhang mit einem dis
kontinuierlichen Puffersystem zur Erzielung guter
Trennleistungen, dann ist bekannt, daß
bei Fertiggelen die Puffer während der Lagerung in
einander diffundieren würden.
In Verbindung mit dem sich bei einer zweidimensionalen
Elektrophorese ergebenden Problemen sei schließlich
noch auf zwei kürzliche Veröffentlichungen verwiesen,
nämlich das US-Patent 4 874 490 (Hochstrasser) sowie
das japanische Patent JP 58105053 A2 (Hitachi).
Hochstrasser benutzt zur zweidimensionalen Elektro
phorese auf einem gemeinsamen Träger, beispielsweise
einer Glasplatte aufgebrachte zwei verschiedene Gele,
und zwar ein Streifengel für die erste Dimension
und ein Flachgel (slab gel), die durch einen isolie
renden Bereich getrennt sind. Die beiden Gele sind
fertig aufbereitet, sind also Feuchtgele, wobei das
Streifengel jedenfalls chaotropische Mittel enthält
und das Slabgel zur Durchführung der SDS-Elektrophorese
geeignet ist (SDS = Sodiumdodecylsulfate entsprechend
Natriumdodecylsulfat).
Für die Trennung der zweiten Dimension wird der iso
lierende Bereich entfernt und so zwischen den beiden
Gelen die erforderliche elektrische Kontaktverbindung
hergestellt. Es können sich daher hier die gleichen
Probleme wie weiter vorn schon geschildert ergeben,
nämlich die Instabilität des chaotropische Mittel
enthaltenden Fertiggels und insbesondere die Notwendig
keit des Eindringens der Proteine in das Flachgel
über den früheren isolierenden Bereich. Insofern unter
scheidet sich Hochstrasser auch nur gering von den
bisher bekannten, auch körperlich getrennten Fertiggelen
zur Zweidimensional-Elektrophorese, mit dem lediglichen
Unterschied, daß die erste Dimension in der geometrischen
Nähe der zweiten Dimension realisiert wird.
Im Gegensatz dazu wird in dem erwähnten japanischen
Patent JP 58105053 A2 zu einem eher komplizierten
und zeitraubenden Verfahren gegriffen zur Durchführung
einer zweidimensionalen Trennung, indem ein Porengra
dienten-Gel zugrunde gelegt wird unter Verzicht auf
die übliche SDS-Trennung in der zweiten Dimension.
Die durch ihre Monomerkonzentration definierte Poly
acrylamid-Matrix verändert sich daher in ihrer Konzen
tration von beispielsweise 4% auf 20 oder 25%, wobei
in der niedrigsten Konzentration, die als besonders
großporig angesehen werden kann, die Trennung in der
ersten Dimension in der üblichen Weise durch iso
elektrische Fokussierung erfolgt und anschließend
durch den sich ändernden Porengradientenverlauf des
Gels nach Molekülgröße, nicht nach Molekulargewicht
getrennt wird. Eine weitere Schwierigkeit bei diesem
zweidimensionalen Trennverfahren kann darin bestehen,
daß in das gesamte Gel zur Bildung des erforderlichen
pH-Gradienten Trägerampholyte, nämlich sogenannte
amphotere Puffersubstanzen eingebracht sein müssen,
die jeweils unterschiedliche isoelektrische Punkte
haben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hoch
auflösende Zweidimensional-Elektrophorese zu schaffen,
die innerhalb eines einzigen Gels durchgeführt wird und sie
besonders einfach und kostengünstig realisieren läßt.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 bzw. des Unteranspruchs 8 und hat
gegenüber den bekannten Verfahren den Vorteil, daß
sowohl die isoelektrische Fokussierung der ersten
Dimension als auch die SDS-Auftrennung nach Molekular
gewichten unter Zugrundelegung eines echten einheitli
chen gemeinsamen Gels (Single-Gel 2D-Elektrophorese)
durchgeführt wird, wobei von einem Trockengel ausge
gangen wird, wodurch zunächst sämtliche Probleme der
üblichen feuchten Fertiggele vermieden werden, nämlich
geringe Lagerfähigkeit, chemische Instabilität, mecha
nische Instabilität der Matrix, andererseits aber
auch - zur Erzielung einer hinreichend hohen Repro
duzierbarkeit - sonstige Variationen beim Gelgießen,
also der Polymerisation vor Ort, vermieden sind.
Dennoch gelingt es, die Trennung in den beiden Dimen
sionen unter Zugrundelegung von völlig voneinander
unabhängigen Parametern durchzuführen.
Tatsächlich gelingt es der vorliegenden Erfindung,
einen langgehegten, jedoch bisher nicht realisierbaren
Wunschtraum realisieren zu können, namlich unter Zugrunde
legung eines einzigen Geles die Probe aufzugeben,
in der Richtung der ersten Trennung ablaufen zu lassen,
anschließend in einfacher Weise umzupuffern und
die Trennung der zweiten Dimension durchzuführen.
Dabei erfolgt auch bei vor liegender Erfindung die
Trennung in der ersten Dimension durch isoelektrische
Fokussierung und in der zweiten Dimension die Siebung
nach Molekulargewicht mit SDS.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß es beim Übertrag
der ersten auf die zweite Dimension nicht notwendig
ist, Gelstreifen oder Gelspaghetti zu transportieren;
auch ist keine physikalische Veränderung der einen
zugrunde gelegten Gelmatrix notwendig.
Daher ist es auch möglich, auch bei nur einfacher
vorhandener Ausrüstung, beispielsweise also in Dritt
weltländern oder bei weniger aufwendigen labortechni
schen Gegebenheiten einwandfreie, hochreproduzierbare
und hochgenaue zweidimensionale elektrophoretische
Trennungen durchzuführen, wobei es durch die Erfindung
gelingt, eine Reihe von sonst erforderlichen Manipu
lationen bei der zweidimensionalen Trennung, sowie
weitere Fehler und Variationsmöglichkeiten auszuschal
ten.
Da die Erfindung ein einheitliches Gel zur Verfügung
stellt, das als Trockengel erst zum Zeitpunkt der
Verwendung hydratisiert und mit den entsprechenden
Chemikalien benetzt bzw. getränkt wird, können beide
Dimensionen, also sowohl die isoelektrische Fokussie
rung als auch die anschließende SDS-Elektrophorese
in dem gleichen Gel durchgeführt werden, so daß keine
Gelmanipulationen, kein Übertrag von einem Gel auf
das andere, mit den hierdurch möglichen Fehlerquel
len und Verwechslungen erforderlich sind. Desgleichen
ist auch kein Gele-Gießen, kein Puffer-Anrühren erforder
lich. Da die Gele vor dem Trocknen gewaschen werden, ent
halten diese Trockengele keine giftigen Substanzen mehr.
Aufgrund des Umstandes, daß kein Gel-Übertrag zwischen
der 1. und 2. Dimension mehr nötig ist, ergibt sich:
- - eine einfache Handhabung;
- - eine hohe Reproduzierbarkeit;
- - die Möglichkeit, große Proteinmengen aufzutrennen bei
- - hoher Auflösung, wobei
- - diese Arbeiten aufgrund der drastischen Vereinfachung sozusagen "nebenher" gemacht werden können.
Da zur Auswertung der Ergebnisse die erste Dimension
immer mitgefärbt wird, ist
- - immer eine Kontrolle des Übergangs von der ersten zur zweiten Dimension möglich.
Schließlich gelingt es aufgrund der durch die Erfin
dung ermöglichten verbesserten Äquilibrierung:
- - auch kritische Proteine zu SDS-Micellen umzuwandeln, wobei
- - die erste Dimension auch nativ gefahren werden kann.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maß
nahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesse
rungen der Erfindung möglich. Besonders vorteilhaft
ist die Möglichkeit, pro Gel gleichzeitig zwei 2D-
Trennungen durchzuführen, wobei
- - beide Proben unter identischen Bedingungen laufen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht schließ
lich darin, bei der ursprünglichen Herstellung des
Gels ab Fabrik im Streifenbereich der ersten Dimen
sion eine großporige Gelmatrix zugrunde zu legen und
das restliche Flächengel, das sich ohne Übergang an
schließt, als feinporigeres Polyacrylamid-Gel auszu
legen im Sinne eines Molekularsiebes für die Auftren
nung in der zweiten Richtung nach dem Molekulargewicht.
Eine weitere, besondere vorteilhafte Ausgestaltung und
Anwendung der Zweidimensional-Elektrophorese ist eine
zonen-elektrophoretische Trennung oder isoelektrische
Fokussierung in der ersten Dimension und eine Immun-
oder Affinitäts-elektrophoretische in der zweiten Di
mension. Hierzu läßt man die fraktionierten Proteine
aus dem Gel der ersten Dimension elektrophoretisch in
eine Gelschicht einwandern, welche z. B. monovalente
oder polyvalente Antikörper (meist Immunglobuline)
oder z. B. Lectine (diese reagieren hochspezifisch auf
bestimmte. Zuckerreste in Glykoproteinen) enthalten.
Diese reaktiven Additiva binden spezifisch und quanti
tativ bestimmte. Proteine und bilden damit Riesenmole
küle, welche im Gel nicht mehr weiter wandern und
danach auf einfache Weise detektiert werden können.
Diese Methode ist vor allem in der klinischen Routine
viel verbreitet, da sie hochspezifisch und quantifi
zierbar ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschrei
bung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisiert perspektivisch die Herstellung
eines IEF-Plateaus im gemeinsamen, zugrunde
liegenden Ausgangstrockengel mittels Aufpipettie
ren des IEF-Gemisches und
Fig. 2 das beidseitige Strecken eines streifenförmigen
Vlieses als Trägermittel für das IEF-Gemisch;
Fig. 3 zeigt die Anordnung der Elektroden für die
isoelektrische Fokussierung (erste Dimension),
wobei zwei 2D-Elektrophoresen gleichzeitig
durchgeführt werden können;
Fig. 4 zeigt die Vorbereitungen und die Ausgangsposi
tion des gemeinsamen Gels für die Durchführung
der SDS-Elektrophorese der fokussierten Proteine,
während
Fig. 5 zum besseren Verständnis einmal die Trennung
in der ersten Dimension: IEF und daneben die
Trennung in der zweiten Dimension zeigt, wobei
die fokussierten Proteine dann in Querrichtung
zur ersten Trennungsrichtung über die Sammel
gelfläche wandern;
Fig. 6 zeigt schließlich das gemeinsame 2D-Gel bei
zwei gleichzeitig durchgeführten 2D-Elektro
phoresen mit darunter perspektivisch dargestell
ter Äquilibrierkammer für das Quellen und Um
äquilibrieren des 2D-Gels zur Vorbereitung der
zweiten Trennung; schließlich zeigen als weiteres
Anwendungsbeispiel die
Fig. 7, 8 und 9 den Einsatz der erfindungsgemäßen 2D-
Elektrophorese zur Durchführung einer Immun- oder
Affinitäts-elektrophoretischen Trennung.
Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin,
ausgehend von einem einheitlichen, insofern ein einzi
ges Molekül darstellenden Sammeltrockengel dieses
zunächst streifenförmig, also in der ersten Dimension
lokalisiert selektiv zu hydratisieren, vorzugsweise
das erforderliche IEF-Gemisch bei diesem Verarbeitungs
schritt gleich mit aufzubringen, die Trennung in der
ersten Dimension durchzuführen und anschließend das
2D-Gel, dessen Trenngelbereich noch immer trocken ist
und von der selektiven Hydratisierung des ersten Di
mensionsstreifens vollständig unberührt geblieben
ist, ebenfalls zu quellen, die IEF umzuäquilibrieren
und anschließend die SDS-Elektrophorese durchzuführen.
Ausgegangen wird von einer dünnen bzw. ultradünnen
Gelmatrix in einem horizontalen System zur zweidimen
sionalen elektrophoretischen Auftrennung, wobei die
Gelmatrix auf einer dünnen Trägerfolie angeordnet
ist und entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel
eine einheitliche Polymerisationsstruktur aufweisen
kann und beispielsweise wie üblich aus Polyacrylamid
oder Agarose bestehen kann.
Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, daß
die Hydratisierung nur eines Teilbereichs des die
Ausgangsbasis bildenden Trockengels absolut lokalisiert
bleibt auf den Bereich, der mit der Hydratisier- bzw.
IEF-Gemisch-Flüssigkeit in Kontakt gekommen ist, was
sich in der Weise äußert, daß nach Beendigung der
selektiven Hydratisierung eine deutliche Plateaubil
dung im Streifenbereich der ersten Dimension erkennbar
ist. D.h. daß dieser streifenförmige Gelbereich des
Trockengels insgesamt das zugeführte Flüssigkeitsgemisch
vollständig aufnimmt und auch lokalisiert für sich
behält, wobei keine Abgabe an benachbarte Bereiche
innerhalb hier sinnvollerweise zugrunde liegender
Zeiträume, beispielsweise zwischen 4 und 5 Stunden,
erfolgt.
Demnach wird zur Herstellung eines solchen IEF-Plateaus
streifenförmig auf die Trockengelschicht 10 der Fig. 1
im Randbereich wie dargestellt ein streifenförmiges
Vlies 11 oder ein sonstiger, gut benetzbarer Material
streifen aufgelegt.
Im allgemeinen kann dabei so vorgegangen werden, daß
die mit einem Vlies selektiv abgedeckte Trockengel
schicht (mit nach unten gerichteter Trägerfolie aus
geeignetem Material) blasenfrei in eine geringe
Menge reines Wasser enthaltende Wanne
eingelegt wird, um so einen guten Halt für nachfol
gende Aktionen zu erzielen und ein Austrocknen während
der Quellzeit zu verhindern. Anschließend wird auf
das Vlies eine vorgegebene Menge (beispielsweise 2 ml
eines IEF-Gemisches) mit einer Pipette 12 aufgebracht
und soweit möglich gleichmäßig auf dem Vlies 11 verteilt.
Nach einiger Zeit kommt es dann noch zu einer Längung
des Vlieses 11, so daß es dann sinnvoll ist, das Vlies
an beiden Endseiten mit Pinzetten festzuhalten und
leicht zu strecken, wie in Fig. 2 gezeigt, um so Falten
zu beseitigen.
Anschließend läßt man das solchermaßen lokal hydratisier
te Trockengel für eine vorgegebene Zeit abgedeckt
stehen, beispielsweise 40 min bei nativem IEF-Gemisch
und 60 min bei 8 mol/L Harnstoff-Mix.
Nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer wird das Vlies
mit einer Pinzette abgezogen, woraufhin man feststellen
kann, daß das durch das Vlies bedeckte und auf diese
Weise realisierte IEF-Plateau einwandfrei angequollen
ist.
Der weitere Verlauf ist dann so, wie in Fig. 3 darge
stellt; da zwei 2D-Elektrophoresen gleichzeitig durch
geführt werden, sind bei gemeinsamer Mittelkathode
13 an beiden Endbereichen Anoden 14a, 14b vorgesehen,
die mit den entsprechenden Elektrodenhaltern elektrisch
verbunden sind. Hierauf braucht nicht weiter eingegangen
zu werden, wobei jedoch vor Auflegen des 2D-Gels
auf eine Kühlplatte Wasser an der Folienunterseite
dadurch entfernt wird, daß man diese über ein Filter
papier zieht.
Anschließend läßt man in üblicher Weise die Trennung
in der ersten Dimension ablaufen, wobei entsprechende
Phasen (Probeneintritt, Hauptfokussierung 1 und Haupt
fokussierung 2) mit jeweils unterschiedlichen elektri
schen Daten und Zeitdauern durchgeführt werden.
Nach Beendigung der IEF-Trennung erfolgt Quellen und
Umäquilibrieren des Sammelgels (2D-Gels), wobei im
einzelnen so vorgegangen wird, daß in eine geeignete
Schale eine vorgegebene Menge Gelpuffer eingefüllt
und das 2D-Gel mit der Beschichtung nach unten blasen
frei auf den Rost der Schale aufgelegt und für eine
vorgegebene Zeitdauer im kalten Gelpuffer gerührt
wird, und zwar beispielsweise 10 min lang bei nativem
IEF-Gemisch der ersten Dimension bzw. 13 min lang
bei 8 Mol/L Harnstoff.
Anschließend wird das 2D-Gel aus der Schale entnommen
und vertikal in eine Äquilibrierkammer gestellt zur
Durchführung einer selektiven Äquilibrierung in einem
heißen Sammelgel-Äquilibrierer, wie dies in Fig. 6
bei 15 gezeigt ist, wo eine sogenannte Verteq-Äquili
brierkammer dargestellt ist. Diese selektive Äquili
brierung dient der Aufbereitung der fokussierten Pro
teine, wobei das 2D-Gel 10 mit dem IEF-Plateau 16
in das heiße Verteq-Bad gelangt.
Anschließend kann sich noch einmal ein Aufenthalt
des 2D-Gels im kalten gerührten Gelpuffer anschließen.
Nach dem Quellen und Umäquilibrieren des 2D-Gels erfolgt
dann die SDS-Elektrophorese in der zweiten Dimension;
das Gel wird dem Rührer oder dem Verteq-Bad entnommen, die Elektroden
werden angebracht, und die SDS-Elektrophorese läuft
ab.
Im einzelnen wird so vorgegangen, daß nach Entnahme
des 2D-Gels dieses mit der Folienseite nach unten
auf ein Filterpapier gelegt und die Folienseite vom
SDS-Puffer befreit wird, indem man das Gel über das
Papier zieht.
Anschließend kann auch die Oberfläche des Gels mittels
eines Elektrophoresepapiers getrocknet werden, woraufhin
das 2D-Gel mit der Folie nach unten auf eine Kühlplatte
gelegt wird, so wie dies in Fig. 4 im einzelnen gezeigt
ist.
Es werden beidseitig Elektrodenkartons in Form kathodi
scher bzw. anodischer Pufferstreifen 17 und 18 auf
die Geloberfläche randseitig aufgelegt; die Elektroden,
die Bestandteil einer Abdeckglasplatte 19 sind, werden
mit den kathodischen und anodischen Pufferstreifen
in Verbindung gebracht und am jeweiligen Stromversorger
die entsprechenden Werte eingestellt, um die SDS-Elek
trophorese ablaufen zu lassen.
Da die beiden Trennungen bevorzugt nach dem Grundprin
zip der isoelektrischen Fokussierung (erste Trennung)
bzw. der SDS-Elektrophorese (zweite Trennung) ablaufen
und diese beiden Trennverfahren der ersten und zweiten
Dimension für sich gesehen dem Fachmann bekannt sind,
ist es auch nicht erforderlich, auf weitere Detail
gesichtspunkte bzw. entsprechend erforderliche Ingre
dienzen und Chemikalien genauer einzugehen, wobei
allerdings eine vorteilhafte Ausgestaltung darin beste
hen kann, daß ein diskontinuierliches Polyacrylamid-Gel
zugrunde gelegt wird, das also im Streifenbereich der
ersten Dimensions-Trennung großporiger ist als in der
Elektrophorese-Fläche, was bei der Herstellung des Gels
problemlos berücksichtigt werden kann. Nach entsprechen
der Trocknung ergibt sich dann das stabile Ausgangstroc
kengel vorliegender Erfindung von beliebiger Haltbar
keit, wobei dann an Ort und Stelle zunächst für die
isoelektrische Fokussierung selektiv ein Teilbereich
des Sammelgels rehydratisiert wird und erst anschließend
während der nachfolgenden SDS-Äquilibrierung der fokus
sierten Proteine der Rest des Trockengels mit SDS-Puffer
ebenfalls rehydratisiert wird.
Die Zweidimensional-Elektrophorese ermöglicht ferner eine
zonen-elektrophoretische Trennung oder isoelektrische
Fokussierung in der ersten Dimension und eine Immun- oder
Affinitäts-elektrophoretische in der zweiten Dimension.
Hierzu läßt man die fraktionierten Proteine aus dem Gel
der ersten Dimension elektrophoretisch in eine Gelschicht
einwandern, welche z. B. monovalente oder polyvalente Anti
körper (meist Immunglobuline) oder z. B. Lectine (diese
reagieren hochspezifisch auf bestimmte Zuckerreste in
Glykoproteinen) enthalten (siehe Fig. 7 bis 9). Diese
reaktiven Additiva binden spezifisch und quantitativ
bestimmte Proteine und bilden damit Riesenmoleküle,
welche im Gel nicht mehr weiter wandern und danach auf
einfache Weise detektiert werden können-. Diese Methode
ist vor allem in der klinischen Routine viel verbrei
tet, da sie hochspezifisch und quantifizierbar ist.
Hierzu wird für die zweite Dimension durch ein weiteres
Vlies 11′ geeigneter Größe auch noch ein selektiver Teil
der Fläche der zweiten Dimension mit einer Lösung aus
z. B. Antikörpern oder z. B. Lectinen rehydratisiert.
Weil man in vielen Fällen bereits die Position der
gesuchten Proteine in der ersten Dimension kennt,
braucht man nur eine relativ kleine Fläche mit den
teuren Additiva zu quellen und spart dadurch erheblich
an Kosten (Antikörper und Lectine sind sehr teuer).
Anschließend wird das gesamte Gel mit dem entsprechen
den Puffer rehydratisiert, dabei werden gleichzeitig
die Proteine umgepuffert. Dann wird die Elektrophorese
in der zweiten Dimension durchgeführt.
Die hierdurch erzielten Vorteile dieser Modifikation
sind die gleichen wie weiter vorn beschrieben; hinzu
kommt eine weiter selektive Rehydratisierung.
Abschließend wird darauf hingewiesen, daß die Ansprü
che und insbesondere der Hauptanspruch Formulierungs
versuche der Erfindung ohne umfassende Kenntnis des
Stands der Technik und daher ohne einschränkende Prä
judiz sind. Daher bleibt es vorbehalten, alle in der
Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung darge
stellten Merkmale sowohl einzeln für sich als auch
in beliebiger Kombination miteinander als erfindungs
wesentlich anzusehen und in den Ansprüchen niederzu
legen sowie den Hauptanspruch in seinem Merkmalsge
halt zu reduzieren.
Claims (10)
1. Verfahren zur hochauflösenden Zweidimensional-
Elektrophorese, wobei auf einer Gelunterlage zu
nächst in einer ersten Richtung durch isoelektri
sche Fokussierung oder eine andere elektrophore
tische Trenntechnik eine erste Trennung und an
schließend eine zweite Trennung senkrecht zur
ersten Richtung durch eine von der ersten Trennung
unterschiedliche, z. B. eine molekulare Siebung er
folgt, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einem
Stück bestehendes, sich in beide Dimensionen er
streckendes trockenes Gel zugrunde gelegt und
zur Durchführung der isoelektrischen Trennung
der ersten Dimension lokal selektiv streifenförmig
hydratisiert wird, wobei der restliche Gelbereich
seine Trockengelkonfiguration beibehält, anschlie
ßend wird die Trennung in der ersten Dimension im
selektiv hydratisierten Bereich durchgeführt, wo
raufhin die restliche Elektrophoresefläche des Gels
(Slab-Gel) hydratisiert wird zur Durchführung der
zweiten Trennung.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Trockengel auf einer Trägerfolie ab Werk
frei von chaotropischen Substanzen bzw. SDS-Puffern
oder anderen Additiven hergestellt wird und für den
späteren Gebrauch rehydratisiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß zur selektiven Hydratisierung für
die IEF-Trennung oder eine andere elektrophoreti
sche Trennung der ersten Dimension auf einem Rand
bereich des Trockengels ein gut benetzbarer Material
streifen (Vliesstreifen) aufgelegt und auf diesen
das IEF-Gemisch oder eines anderen Elektrophorese
puffers aufgebracht (aufpipettiert) wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch ge
kennzeichnet, daß nach vorgegebener Einwirkungs
zeit des IEF-Gemisches oder eines anderen Elektro
phoresepuffers über das Zwischenmaterial vom Trocken
gel im IEF-Bereich lokalisiert ein Plateau durch Gel
quellung gebildet ist, woraufhin durch Verbinden mit
entsprechenden Elektroden die isoelektrische Fokus
sierung oder eine andere elektrophoretische Trennung
der ersten Dimension durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch ge
kennzeichnet, daß unter Zugrundelegung des durch
die selektive Hydratisierung gebildeten IEF- oder
Elektrophorese-Plateaus gleichzeitig zwei 2D-Elek
trophoresen durchgeführt werden, indem zu beiden
Seiten des Plateaus zu untersuchende Proteinproben
aufgebracht werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch ge
kennzeichnet, daß nach Beendigung der isoelektri
schen Fokussierung oder einer anderen Elektrophorese
der ersten Dimension zur Durchführung der sich daran
anschließenden SDS-Elektrophorese oder einer anderen,
sich von der ersten Dimension unterscheidenden Elek
trophorese der restliche Trockengelbereich mit SDS-
Puffer ebenfalls rehydratisiert und anschließend
die nach der ersten Dimension getrennten Proteine
selektiv einer SDS-Äquilibrierung oder einer anderen
Umpufferung unterworfen werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch ge
kennzeichnet, daß SDS-Äquilibrierung oder andere
Umpufferungen sowie Rehydratisierung der restlichen
Trockengelfläche mit SDS-Puffer oder einem anderen
Puffer gleichzeitig durchgeführt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch ge
kennzeichnet, daß auch für die zweite Dimension
durch ein weiteres Vlies (11′) oder weitere Vlies
stücke geeigneter Größe ein selektiver Teil oder
selektive Teile der Fläche der zweiten Dimension
mit einer Lösung oder verschiedenen Lösungen (Anti
körpern oder Lectinen) rehydratisiert wird oder werden.
9. Vorrichtung zur hochauflösenden Zweidimensional-
Elektrophorese, bei der auf einer Gelunterlage
zunächst in einer ersten Richtung durch isoelektri
sche Fokussierung eine erste Trennung und anschlie
ßend auf der gleichen Gelunterlage die zweite Tren
nung senkrecht zur ersten Richtung durch moleku
lare Siebung erfolgt, zur Durchführung des Verfah
rens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-8,
dadurch gekennzeichnet, daß ein einheitliches Troc
kengel als Ausgangsbasis sowie Mittel zur zunächst
selektiv durchzuführenden Hydratisierung lediglich
eines Teilbereichs des Trockengels zur Durchführung
der ersten Trennung (durch isoelektrische Fokussie
rung) vorgesehen ist, durch welches ein streifen
förmiger Bereich des Trockengels (2D-Gels) gleich
mäßig mit dem für die Durchführung der ersten Tren
nung vorgesehenen Gemische (chaotropische Mittel
enthaltenden IEF-Gemisches) aufgequollen wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das einheitliche, von einer Folie als Unterlage
getragene Trockengel im selektiv zu hydratisieren
den Bereich eine ab Hersteller großporigere Struk
tur aufweist.
Priority Applications (3)
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