Électrophorèse sur gel

L'électrophorèse de protéines sur gel est une technique couramment utilisée pour séparer des protéines en vue de leur purification, de leur caractérisation et de l'analyse de leur expression. Elle consiste à faire migrer les molécules protéiques chargées dans un gel, sous l'effet d'un champ électrique. Leur mobilité dans le champ électrique dépend de leur taille, de leur forme et de leur charge.

Des matrices de gel de polyacrylamide et d'agarose peuvent être utilisées en électrophorèse des protéines. Ces matrices font office de tamis, où les petites protéines migrent plus rapidement que les grosses. L'agarose a de larges pores : il peut servir à séparer les protéines dont le rayon mesure plus de 5 à 10 nm, comme les gros complexes protéiques. Le polyacrylamide a des pores plus petits : il peut séparer les protéines de 5 kDa à 2 000 kDa. C'est le gel le plus utilisé en électrophorèse des protéines.

Il existe plusieurs méthodes d'électrophorèse de protéines sur gel ; chacune fournit des informations différentes sur les protéines d'intérêt.

• Électrophorèse SDS-PAGE
• Électrophorèse PAGE en conditions natives
• Électrofocalisation
• Électrophorèse 2D-PAGE

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Électrophorèse SDS-PAGE

L'électrophorèse sur gel de polyacrylamide (PAGE) en présence de dodécylsulfate de sodium (SDS) sépare les protéines en fonction de leur masse moléculaire. Ici, un détergent SDS est incorporé au tampon de migration. Le SDS confère une charge nette négative aux protéines, masquant ainsi leur charge intrinsèque. À mesure que les protéines se séparent en présence de SDS et de réactifs dénaturants, elles deviennent moins globulaires et plus linéaires. Par conséquent, la vitesse à laquelle les protéines liées au SDS migrent dans le gel dépend principalement de leur taille, ce qui permet une estimation de leur poids moléculaire par comparaison avec des protéines étalons.

Électrophorèse PAGE en conditions natives

En électrophorèse sur gel de polyacrylamide (PAGE pour "Polyacrylamide Gel Electophoresis") en conditions natives, les protéines sont séparées de façon à préserver leur conformation native (structure tertiaire), les interactions entre sous-unités (structure quaternaire et interactions entre protéines) et leur activité biologique. Ici, les protéines sont préparées et séparées dans des conditions non réductrices et non dénaturantes. La mobilité des protéines dépend d'une combinaison complexe de facteurs, car chaque protéine peut migrer vers l'une ou l'autre des électrodes en fonction de sa charge et à une vitesse qui dépend de sa forme et de son comportement de liaison. C'est pourquoi l'électrophorèse PAGE en conditions natives n'est pas recommandée pour la détermination du poids moléculaire. Elle est généralement utilisée dans des applications qui nécessitent une purification de la protéine active ou une détection par un anticorps qui ne reconnaît que la forme native de la protéine.

Électrofocalisation

L'électrofocalisation (IEF pour "Isoelectric Focusing") utilise à la fois un champ électrique et un gradient de pH pour séparer les protéines en fonction de leur point isoélectrique (pI) natif. À mesure que les protéines se déplacent dans le gradient de pH, leur charge nette évolue. Dans un champ électrique, chaque protéine migre vers le pH auquel sa charge nette est nulle (on parle de "point isoélectrique" de la protéine). Au cours de la séparation, les protéines présentes dans l'échantillon s'accumulent ou "se focalisent" à certains endroits prévisibles du gel. L'électrofocalisation est utilisée pour l'identification des protéines contenues dans des échantillons complexes (p. ex. lysats cellulaires et tissulaires, plasma), l'analyse des modifications post-traductionnelles et la séparation d'échantillons en vue d'une analyse par spectrométrie de masse.

Électrophorèse 2D-PAGE

L'électrophorèse sur gel de polyacrylamide bidimensionnelle (2D-PAGE) sépare les protéines en fonction à la fois de leur point isoélectrique (pI) intrinsèque et de leur masse. La séparation par le pI s'effectue par électrofocalisation. La séparation par la masse est réalisée par électrophorèse SDS-PAGE. L'électrophorèse 2D-PAGE assure la meilleure séparation des protéines pour leur analyse. Elle est couramment employée en recherche protéomique pour séparer des centaines voire des milliers de protéines sur un seul et même gel.