Электрофорез белков

Электрофоре́з белко́в — способ разделения смеси белков на фракции или индивидуальные белки, основанный на движении заряженных белковых макромолекул различного молекулярного веса в стационарном электрическом поле. Электрофорез белков применяют как для анализа компонентов смеси белков, так и для получения гомогенного белка. Наиболее распространенным вариантом электрофоретического анализа белков является электрофорез белков в полиакриламидном геле по Лэммли[2][3].

Белки дрожжей, разделённые с помощью электрофореза в полиакриламидном геле, с применением кумасси для окрашивания белковых фракций. В первой дорожке слева — белковый маркер молекулярной массы[1]

Варианты метода электрофореза белков

Существует множество разновидностей и модификаций данного метода, которые используются (или использовались в определённые периоды развития биохимии и молекулярной биологии) в различных областях[3]:

  • Электрофорез в свободных средах (без поддерживающей среды)
    • Электрофорез с подвижной границей
    • Зональный электрофорез без поддерживающей среды
  • Зональный электрофорез в поддерживающей среде с капиллярной структурой
    • Электрофорез белков в крахмальном геле[4]
    • Электрофорез белков в полиакриламидном геле (ПААГ)[5]
    • Электрофорез белков в агарозном геле
    • Электрофорез на фильтровальной бумаге
    • Электрофорез белков на ацетат-целлюлозной мембране
    • Электрофорез в колонках и блоках гранулированной поддерживающей среды
  • Капиллярный электрофорез

Электрофорез белков подразделяется также на одномерный и двумерный (2D) электрофорез[6], препаративный и аналитический, а также электрофорез нативных белков и электрофорез в присутствии детергента (в денатурирующих условиях). Разновидностью метода электрофореза являются изоэлектрическое фокусирование и изотахофорез. В случае использования иммунологических методов для выявления разделённых белков говорят про иммуноэлектрофорез.

В зависимости от конструкции электрофоретического аппарата различают горизонтальный и вертикальный электрофорез белков.

История и области применения

После первых экспериментов с электрофорезом, проводившихся в нескольких лабораториях в 1930-е — 1940-е годы, в том числе пионером электрофореза — нобелевским лауреатом Арне Тиселиусом[7], существенный прогресс в дальнейшем развитии и применении этого метода для разделения белков начался в 1955 году с разработки зонального электрофореза в крахмальном геле, которую осуществил Оливер Смитис, впоследствии также нобелевский лауреат[4][8]. Метод совершенствовался[9][10] и получил большое распространение в экспериментальной биохимии и молекулярной биологии.

В 1959 году был предложен метод электрофореза белков в ПААГ[5], в 1962 году — метод диск-электрофореза[11], в 1969 году — применение денатурирующих агентов (SDS)[12]. В 1970 году Лэммли значительно усовершенствовал электрофорез в ПААГ, разделив 28 белковых компонентов бактериофага T4[2]. В 1975 году появился двумерный (2D) электрофорез[6].

Электрофорез белков нашёл широкое применение в биологических исследованиях, как фундаментальных[2][4][13], так и прикладных[14][15][16][17][18]. Ряд вариантов метода используется и поныне; например, 2D-электрофорез является в протеомике одним из методов изучения протеома[19].

См. также

Примечания
  1. Schägger H., von Jagow G. Tricine-sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis for the separation of proteins in the range from 1 to 100 kDa (англ.) // Analytical Biochemistry : журнал. — Orlando, FL, USA: Academic Press, 1987. — Vol. 166, no. 2. — P. 368—379. — ISSN 0003-2697. — PMID 2449095. (Дата обращения: 27 февраля 2015) Архивированная копия (недоступная ссылка). Дата обращения: 13 октября 2020. Архивировано 6 апреля 2018 года.
  2. Laemmli U. K.. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4 (англ.) // Nature : журнал. — London, UK: Nature Publishing Group, 1970. — Vol. 227, no. 5259. — P. 680—685. — ISSN 1476-4687. — doi:10.1038/227680a0. — PMID 5432063. Архивировано 27 февраля 2015 года. (Дата обращения: 27 февраля 2015)
  3. Остерман Л. А. Методы исследования белков и нуклеиновых кислот: электрофорез и ультрацентрифугирование (практическое пособие). — М.: Наука, 1981. — 288 с.
  4. Smithies O. Zone electrophoresis in starch gels: group variations in the serum proteins of normal human adults (англ.) // The Biochemical Journal : журнал. — London, UK: Biochemical Society; Portland Press, 1955. — Vol. 61, no. 4. — P. 629—641. — ISSN 0264-6021. — PMID 13276348. Архивировано 27 февраля 2015 года. (Дата обращения: 27 февраля 2015)
  5. Raymond S., Weintraub L. Acrylamide gel as a supporting medium for zone electrophoresis (англ.) // Science : журнал. — Washington, D.C., USA: American Association for the Advancement of Science, 1959. — Vol. 130, no. 3377. — P. 711. — ISSN 0036-8075. — PMID 14436634. (Дата обращения: 27 февраля 2015) Архивированная копия (недоступная ссылка). Дата обращения: 13 октября 2020. Архивировано 6 октября 2017 года.
  6. O'Farrell P. H. High resolution two-dimensional electrophoresis of proteins (англ.) // The Journal of Biological Chemistry : журнал. — Baltimore, MD, USA: American Society for Biochemistry and Molecular Biology, 1975. — Vol. 250, no. 10. — P. 4007—4021. — ISSN 4406-4412. — PMID 236308. (Дата обращения: 27 февраля 2015) Архивированная копия (недоступная ссылка). Дата обращения: 27 февраля 2015. Архивировано 18 января 2020 года.
  7. Tiselius A. A new apparatus for electrophoretic analysis of colloidal mixtures (англ.) // Transactions of the Faraday Society : журнал. — London, UK: Faraday Society, 1937. — Vol. 33. — P. 524—531. — ISSN 0014-7672. — doi:10.1039/TF9373300524. (Дата обращения: 28 февраля 2015) Архивированная копия (недоступная ссылка). Дата обращения: 13 октября 2020. Архивировано 10 августа 2020 года.
  8. Electrophoresis: Theory, Methods and Applications / Ed. by M. Bier. — 3rd printing edn. — New York, NY, USA: Academic Press, 1964. — P. 225. — 563 p. (англ.) (Дата обращения: 27 февраля 2015) Архивированная копия (недоступная ссылка). Дата обращения: 27 февраля 2015. Архивировано 5 октября 2017 года.
  9. Smithies O. An improved procedure for starch-gel electrophoresis: further variations in the serum proteins of normal individuals (англ.) // The Biochemical Journal : журнал. — London, UK: Biochemical Society; Portland Press, 1959. — Vol. 71, no. 3. — P. 585—587. — ISSN 0264-6021. — PMID 13638269. Архивировано 27 февраля 2015 года. (Дата обращения: 27 февраля 2015)
  10. Gahne B. Studies on the inheritance of electrophoretic forms of transferrins, albumins, prealbumins and plasma esterases of horses (англ.) // Genetics : журнал. — Baltimore, MD, USA: Genetics Society of America, 1966. — Vol. 53, no. 4. — P. 681—694. — ISSN 0016-6731. — PMID 5960258. (Дата обращения: 27 февраля 2015) Архивированная копия (недоступная ссылка). Дата обращения: 27 февраля 2015. Архивировано 5 октября 2017 года.
  11. Ornstein L., Davis B. J. Disc Electrophoresis. — Rochester, NY, USA: Distillation Products Industries, Eastman Kodak Co., 1962. (англ.)
  12. Weber K., Osborn M. The reliability of molecular weight determinations by dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (англ.) // The Journal of Biological Chemistry : журнал. — Baltimore, MD, USA: American Society for Biochemistry and Molecular Biology, 1969. — Vol. 244, no. 16. — P. 4406—4412. — ISSN 0021-9258. — PMID 5806584. (Дата обращения: 27 февраля 2015) Архивированная копия (недоступная ссылка). Дата обращения: 13 октября 2020. Архивировано 18 января 2020 года.
  13. Hunter R. L., Merkert C. L. Histochemical demonstration of enzymes separated by zone electrophoresis in starch gels // Science. — 1957. — Vol. 125. — P. 1294—1295. (англ.)
  14. Baker C. M. A. Molecular genetics of avian proteins. IX. Interspecific and intraspecific variation of egg white proteins of the genus Gallus (англ.) // Genetics : журнал. — Baltimore, MD, USA: Genetics Society of America, 1968. — Vol. 58, no. 2. — P. 211—226. — ISSN 0016-6731. — PMID 5960258. (Дата обращения: 27 февраля 2015) Архивированная копия (недоступная ссылка). Дата обращения: 27 февраля 2015. Архивировано 6 октября 2017 года.
  15. Baker C. M. A., Croizier G., Stratil A., Manwell C. Identity and nomenclature of some protein polymorphisms of chicken eggs and sera (англ.) // Advances in Genetics : журнал. — New York, NY, USA: Academic Press, 1970. — Vol. 15. — P. 147—174. — ISSN 0065-2660. — PMID 4936422. (Дата обращения: 27 февраля 2015) Архивированная копия (недоступная ссылка). Дата обращения: 13 октября 2020. Архивировано 13 октября 2020 года.
  16. Romanov M. N. (1988-06-07). «Study of genetic polymorphism of ovoproteins in some egg type and meat-egg type lines of chickens» in 4th Symposium of Young Poultry Scientists. Abstracts: 10, Kraków, Poland: World's Poultry Science Association, Polish Branch. OCLC 899128291. Дата обращения: 2020-10-18. (англ.)
  17. Романов М. Н. (1994-01-27). «Электрофоретическое изучение овопротеиновых локусов в популяциях яичных кур в процессе совершенствования кросса «Хайсекс коричневый»» in I Междунар. конф. по молекулярно-генетическим маркерам животных, Киев, 27—29 января 1994. Тез. докл.: 34—35, Киев, Украина: Укр. акад. аграр. наук, Ин-т разведения и генетики животных, Ин-т агроэкологии и биотехнологии; Аграрна наука. ЦНСХБ, TRN: RU9815007X. OCLC 899128337. Дата обращения: 2015-02-28. Архивировано 6 октября 2017 года.
  18. Романов М. Н.; Черников В. Ф. (1994-01-27). «Полиморфные овобелки как маркеры внутрипопуляционной изменчивости озёрной чайки» in I Междунар. конф. по молекулярно-генетическим маркерам животных, Киев, 27—29 января 1994. Тез. докл.: 35—36, Киев, Украина: Укр. акад. аграр. наук, Ин-т разведения и генетики животных, Ин-т агроэкологии и биотехнологии; Аграрна наука. OCLC 899128260. Дата обращения: 2015-02-28. Архивировано 8 августа 2020 года.
  19. Komatsu S., Kojima K., Suzuki K., Ozaki K., Higo K. Rice Proteome Database based on two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis: its status in 2003 (англ.) // Nucleic Acids Research : журнал. — Oxford, UK: Oxford University Press, 2004. — Vol. 32, no. Database issue. — P. D388—D392. — ISSN 0305-1048. — PMID 14681440. (Дата обращения: 28 февраля 2015) Архивированная копия (недоступная ссылка). Дата обращения: 13 октября 2020. Архивировано 3 июня 2018 года.

Литература
  • Vesterberg O. History of electrophoretic methods // Journal of Chromatography. — 1989. — Vol. 480. — P. 3—19. (англ.)

Ссылки
  • Allozyme Electrophoresis Techniques (англ.) (недоступная ссылка). Fishing: Research: Gene Conservation Lab. Division of Commercial Fisheries, Alaska Department of Fish and Game, State of Alaska. — Пособие по электрофорезу в крахмальном геле. Дата обращения: 27 февраля 2015. Архивировано 27 февраля 2015 года.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.