Isoelektrische Fokussierung


Isoelektrische Fokussierung

Als Isoelektrische Fokussierung oder kurz IEF wird eine elektrophoretische Auftrennung von Proteinen in einem Gel aufgrund ihres relativen Gehalts an sauren und basischen Aminosäureresten bezeichnet.

Prinzip

Je nach pH-Wert des umgebenden Mediums tragen die Aminosäuren eines Proteins unterschiedliche, positive oder negative Ladungen (siehe Artikel Ampholyte). Die Summe aller Ladungen eines Proteins ist bei einem bestimmten pH-Wert - seinem isoelektrischen Punkt (pI) - null. Gelangt ein Proteinmolekül im elektrischen Feld an eine Stelle des Mediums mit diesem pH-Wert, verschwindet dort seine elektrophoretische Beweglichkeit, so dass es dort liegen bleibt. Da sich alle Moleküle einer Proteinsorte an derselben Stelle des Mediums sammeln, spricht man von Fokussierung.

Durchführung

Ein Proteingemisch wird in ein Trägergel eingebracht (meist Polyacrylamid), in dem zuvor ein pH-Gradient etabliert wurde. Die Etablierung dieses Gradienten erfolgt entweder elektrophoretisch mittels im elektrischen Feld frei beweglicher Trägerampholyte oder über immobilisierte (d.h. kovalent mit dem Trägergel verbundene) Ladungsträger. Anschließend wird an das Gel eine elektrische Spannung angelegt. Jedes Protein bewegt sich nun im elektrischen Feld auf Grund seiner Eigenladung so weit, bis der pH-Wert des Trägergels seinem pI entspricht. Ein Protein, welches aus dieser Gelregion wegdiffundiert, erhält durch die Veränderung des pH-Wertes wieder eine Nettoladung und bewegt sich erneut in den Bereich des Geles, dessen pH-Wert seinem pI entspricht. Das elektrische Feld konzentriert ('fokussiert') somit jedes einzelne Protein im Gel im pH-Bereich seines spezifischen pI.

Einsatz

Die Technik der isoelektrischen Fokussierung wird zur (analytischen) Bestimmung des pI von Proteinen sowie zur (präparativen) ladungsabhängigen Fraktionierung von Proteingemischen eingesetzt. Durch die Einführung immobilisierter pH-Gradienten (IPG) hat sich die Reproduzierbarkeit einzelner Fokussierungsläufe deutlich verbessert. Dies war die Voraussetzung für die Entwicklung leistungsfähiger Proteinanalyseverfahren wie der 2D-Gelelektrophorese. Die IEF dient hier der elektrophoretischen Proteinauftrennung in der ersten Dimension.

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