L’elettroforesi su gel bidimensionale (2D) è un metodo utilizzato dagli scienziati per smontare e analizzare le miscele proteiche separando prima le bande di proteine lungo due assi diversi. È una tecnica che viene utilizzata più spesso quando si ha a che fare con miscele di proteine complicate o spesse, spesso con dimensioni di proteine sovrapposte. L’elettroforesi su gel 2D differisce dall’elettroforesi su gel unidimensionale perché il primo metodo impiega la separazione delle proteine in base a due diverse caratteristiche proteiche, mentre l’elettroforesi su gel unidimensionale di solito separa le proteine in base a una singola caratteristica, come la dimensione delle proteine.
L’elettroforesi su gel viene spesso utilizzata nella ricerca per separare le molecole sfruttando il fatto che molte molecole biologiche, come il DNA, hanno una carica elettrica. Questo fatto può essere utilizzato a vantaggio degli scienziati perché le molecole cariche possono essere separate in base alle dimensioni attraverso un substrato poroso come l’agarosi applicando un gradiente di tensione attraverso un gel ionico poroso. Nel tempo, le molecole passeranno attraverso questo gel, verso la carica opposta alla carica naturale della molecola. Sia le molecole piccole che quelle fortemente cariche si muovono più velocemente delle grandi molecole o delle proteine debolmente caricate. Nell’elettroforesi su gel 2D, dopo aver separato le proteine attraverso una singola caratteristica, che crea un gradiente, un gel può quindi essere ruotato lateralmente per separare quelle bande precedentemente risultanti in base a una seconda caratteristica.
L’elettroforesi su gel 2D spesso impiega le cariche molecolari delle proteine come caratteristica mediante la quale gli aggregati proteici possono essere separati in proteine a componente singolo. La massa proteica è un’altra caratteristica comune utilizzata per separare le proteine nell’elettroforesi su gel 2D. Dopo che le proteine sono state fatte scorrere su un gel attraverso una singola corsia nell’elettroforesi su gel unidimensionale, quel gel può quindi essere centrifugato in una centrifuga, tirando giù le proteine più pesanti più velocemente delle proteine più piccole e meno massicce. La direzione dell’attrazione è perpendicolare alla direzione in cui le proteine sono state attratte attraverso il gel a causa dell’attrazione verso una carica elettrica attraverso un gradiente di tensione.
L’elettroforesi ha molti usi negli studi molecolari, inclusa la separazione delle proteine sulla base di caratteristiche sintetizzate, come l’etichettatura delle proteine. La separazione delle proteine basata su una massa caratteristica viene utilizzata anche quando le proteine sono etichettate con altre molecole. Questa tecnica può essere utilizzata con questi complessi proteici perché le proteine etichettate cadranno più facilmente attraverso un gel rispetto alle proteine non etichettate.
Mentre molti gel di separazione nei laboratori sono fatti di agarosio, la separazione delle proteine mediante elettroforesi su gel 2D viene eseguita meglio su gel di poliacrilammide. Questi tipi di gel vengono utilizzati nei Western Blot e in altri test basati sulla dimensione delle proteine. L’agarosio è più spesso usato per la separazione di segmenti di DNA.