الکتروفورز تکنیکی برای جداسازی پروتئین ها
الکتروفورز یک روش بسیار رایج برای جداسازی ماکرومولکول های باردار مانند پروتئین است. آزمایشگاه های پزشکی و بیوشیمی برای بررسی پروتئین های خون به دستگاه ژل الکتروفورز نیاز دارند. در الکتروفورز پروتئین، مولکول های باردار تحت تاثیر یک میدان الکتریکی قرار می گیرند و از طریق یک حلال جا به جا می شوند. این انتقال منجر به جداسازی آن ها می شود.
این مقاله ضمن معرفی دستگاه الکتروفورز، نحوه آزمایش الکتروفورز پروتئین را نیز شرح می دهد.
اصول اولیه الکتروفورز
جداسازی بیومولکول هایی مانند نوکلوئیک اسید ها و پروتئین ها برای تحلیل آن ها بسیار مهم است. الکتورفورز یک ابزار تحلیلی ساده، سریع و بسیار حساس است. نخستین بار در سال 1807، فردیناند فردریک رویس اهل مسکو پدیده الکتروفورز را مشاهده کرد.
در این روش، درشت مولکول های بیولوژیکی روی یک بستر به نام ژل قرار می گیرند. این بستر در دستگاه الکتروفورز، با استفاده از یک منبع تغذیه تحت یک جریان الکتریکی ثابت قرار می گیرد. در نتیجه عبور جریان، یک سمت ژل دارای بار مثبت و سوی دیگر دارای بار منفی خواهد شد. ژل های الکتروفورز، ستر های متخلخلی هستند که می تواندد مولکول های نمونه را غربال کنند. از آن جا که مولکول های بیولوژیکی بار خالصی را در هر pH غیر از نقطه ایزوالکتریک خود حمل می کنند، با سرعتی متناسب با چگالی بار خود مهاجرت می کنند.
حرکت مولکول های باردار با بر قرار شدن جریان الکتریکی را مهاجرت می گویند. مولکول ها به سمت بار مخالف حرکت می کنند. بنابراین یک مولکول با بار منفی به سمت انتهای مثبت ژل کشیده می شود (مخالف ها جذب می شوند!). به عنوان مثال، نوکلئیک اسید دارای بار منفی است و بنابراین به سمت آند مهاجرت می کند.
مهاجرت مولکول ها به چه عواملی بستگی دارد؟
- قدرت میدان
- بار خالص روی مولکول
- اندازه و شکل مولکول های نمونه
- قدرت یونی
- خواص بستری که مولکول به کمک آن حرکت می کند (به عنوان مثال، ویسکوزیته، اندازه منفذ)
الکتروفورز پروتئین های سرم خون
از مولکول هایی که به راحتی می توان آن ها را با روش ژل الکتروفورز جداسازی کرد، پروتئین ها هستند. با این تکنیک پژوهشگران می توانند پروتئین های سرم خون را جداسازی، شناسایی و سپس هر کدام از آن ها را آنالیز کنند. نتایج این آنالیز ها می تواند به تشخیص بسیاری از بیماری ها مانند سرطان، مشکلات تیروئیدی، دیابت، آنمی، مشکلات کبدی، سوء تغذیه، برخی بیماری های خود ایمنی و MS کمک کند.
الکتروفورز پروتئین ها چگونه انجام می شود؟
برای الکتروفورز کمپلکس های بزرگ پروتئینی می توان از آگارز به عنوان بستر الکتروفورز استفاده کرد. اما پلی آکریل آمد اندازه منافذ کوچک تری دارد و برای جداسازی اکثر پروتئین ها مناسب تر است.
اشکال مختلفی از الکتروفورز ژل پلی آکریل آمید (PAGE) وجود دارد و هر فرم می تواند انواع مختلفی از اطلاعات را در مورد پروتئین های مورد نظر ارائه دهد. دناتوره کردن و کاهش سدیم دودسیل سولفات پلی آکریل آمید (SDS-PAGE) با یک سیستم بافر ناپیوسته پرکاربردترین روش الکتروفورز است. در این روش پروتئین ها عمدتاً بر اساس جرم جدا می شوند. PAGE غیر دناتوره شونده، که به آن Native-PAGE نیز می‌گویند، پروتئین‌ها را بر اساس نسبت جرم و بارشان جدا می‌کند. PAGE دو بعدی (2D) پروتئین ها را با نقطه ایزوالکتریک از یک طرف و با کمک سوی دیگر بر اساس جرم، جدا می کند.
SDS-PAGE پروتئین ها را عمدتاً بر حسب جرم جدا می کند زیرا سدیم دودسیل سولفات دناتوره می شود و به پروتئین ها متصل می شود تا آن ها را به طور یکنواخت دارای بار منفی کند. بنابراین، هنگامی که یک جریان اعمال می شود، تمام پروتئین های متصل به سدیم دو دسیل سولفات در یک نمونه از طریق ژل به سمت الکترود با بار مثبت مهاجرت می کنند. پروتئین‌هایی که جرم کمتری دارند، سریع‌تر از آن هایی که جرم بیشتری دارند، به دلیل خاصیت حفره دار بودن ژل، از طریق ژل عبور می کنند. پس از جدا شدن توسط الکتروفورز، پروتئین ها را می‌توان در یک ژل با لکه‌های مختلف رنگ آمیزی و شناسایی کرد، برای تشخیص با وسترن بلات روی غشاء منتقل کرد یا برای آنالیز با دستگاه طیف‌سنجی جرمی جدا کرد. بنابراین، الکتروفورز پروتئین یک گام اساسی در بسیاری از انواع آنالیز مخلوط های پروتئینی است.
توجه!
در نظر داشته باشید که برای استفاده از ژل پلی آکریل آمید، سیستم الکتروفورز عمودی و ژل آگارز برای الکترفورز افقی مناسب است.
نتایج الکتروفورز پروتئین در تشخیص و سپس درمان به موقع بسیاری از بیماری ها می تواند موثر باشد. برای تهیه الکتروفورز و منبع تغذیه می توانید با کارشناسان شرکت رویان ایران، بزرگترین مرجع تخصصی فروش تجهیزات آزمایشگاهی، در تماس باشید.
رویان ایران | بزرگترین مرجع تخصصی تجهیزات آزمایشگاهی کشور
