L’électrophorèse sur gel bidimensionnelle (2D) est une méthode que les scientifiques utilisent pour démonter et analyser des mélanges de protéines en séparant d’abord les bandes de protéines le long de deux axes différents. C’est une technique qui est le plus souvent utilisée lorsqu’il s’agit de mélanges complexes ou épais de protéines, souvent avec des tailles de protéines qui se chevauchent. L’électrophorèse sur gel 2D diffère de l’électrophorèse sur gel unidimensionnelle car la première méthode utilise la séparation des protéines en fonction de deux caractéristiques différentes des protéines, tandis que l’électrophorèse sur gel unidimensionnelle sépare généralement les protéines en fonction d’une seule caractéristique, comme la taille des protéines.
L’électrophorèse sur gel est souvent utilisée dans la recherche pour séparer des molécules en utilisant le fait que de nombreuses molécules biologiques, comme l’ADN, ont une charge électrique. Ce fait peut être utilisé à l’avantage des scientifiques car les molécules chargées peuvent être séparées par taille à travers un substrat poreux comme l’agarose en appliquant un gradient de tension à travers un gel ionique poreux. Au fil du temps, les molécules traverseront ce gel, vers la charge opposée à la charge naturelle de la molécule. Les petites molécules et les molécules fortement chargées se déplacent toutes deux plus rapidement que les grosses molécules ou les protéines faiblement chargées. Dans l’électrophorèse sur gel 2D, après avoir séparé les protéines par une seule caractéristique, ce qui crée un gradient, un gel peut ensuite être tourné sur le côté pour séparer les bandes précédemment obtenues en fonction d’une deuxième caractéristique.
L’électrophorèse sur gel 2D utilise souvent des charges moléculaires de protéines comme une caractéristique par laquelle les agrégats de protéines peuvent être séparés en protéines à composant unique. La masse de protéines est une autre caractéristique commune utilisée pour séparer les protéines en électrophorèse sur gel 2D. Une fois que les protéines ont été passées sur un gel à travers une seule voie dans une électrophorèse sur gel unidimensionnelle, ce gel peut ensuite être centrifugé dans une centrifugeuse, tirant les protéines les plus lourdes plus rapidement que les protéines plus petites et moins massives. La direction de la traction est perpendiculaire à la direction dans laquelle les protéines ont été tirées à travers le gel en raison de l’attraction d’une charge électrique à travers un gradient de tension.
L’électrophorèse a de nombreuses utilisations dans les études moléculaires, y compris la séparation des protéines basée sur des caractéristiques synthétisées, comme le marquage des protéines. La séparation des protéines basée sur une masse caractéristique est également utilisée lorsque les protéines sont marquées avec d’autres molécules. Cette technique peut être utilisée avec ces complexes protéiques car les protéines marquées tomberont plus facilement à travers un gel que les protéines non marquées.
Alors que de nombreux gels de séparation dans les laboratoires sont constitués d’agarose, la séparation des protéines par électrophorèse sur gel 2D est mieux réalisée sur des gels de polyacrylamide. Ces types de gels sont utilisés dans les Western Blots et d’autres tests basés sur la taille des protéines. L’agarose est plus souvent utilisé pour la séparation des segments d’ADN.