DE10307907A1 - Isoelektrische Fokussierung auf immobilisierten pH-Gradienten - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung beinhaltet Methoden zur Durchführung von isoelektrischen Fokussierungen auf immobilisierten pH-Gradienten (IPG) über Distanzen größer als 30 cm. Zentraler Punkt der Erfindung ist die Herstellung von langen IPGs und die Anwendung von mehr als 10000 Volt über eine Distanz von mehr als 30 cm. In einer bevorzugten Variante werden die Proteine während der Rehydratation der IPG-Streifen bei niedrigen Voltzahlen kleiner als 1250 Volt in einer Rehydratationskammer aktiv in die IPG-Streifen eingebracht. Die IPG-Streifen werden anschließend in eine zweite Elektrophoresekammer mit weiten Elektroden transferiert, können gegebenenfalls aber auch in der Kammer zur anschließenden Elektrophorese verbleiben. Der Kontakt zu den IPG-Streifen wird bevorzugt über ein leitendes Medium - wie zum Beispiel wässrige Chemikalien enthaltende Lösung getränkte Filterpapierstreifen - an beiden Enden der Streifen hergestellt. Diese Filterpapierstreifen werden in zeitlichen Abständen während der isoelektrischen Fokussierung ausgewechselt. Die durch diesen Prozess gewährleistete Entfernung von in den Filterstreifen akkumulierenden Ionen ist sehr vorteilhaft für hochwertige Resultate. Die Kombination von aktiver Rehydratation und austauschbaren Filterpapierstreifen in einer separaten IEF-Kammer wurde bisher nicht eingesetzt und wird hiermit für isoelektrische Fokussierungen mit IPG-Streifen von über 30 cm bereitgestellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von immobilisierten pH-Gradienten, insbesondere zur isoelektrischen Fokussierung, ein Verfahren zur pH-Gradienten verwendenden isoelektrischen Fokussierung von Analyten, insbesondere Proteinen, eine Vorrichtung zur isoelektrischen Fokussierung, ein Verfahren zur Detektion von Bestandteilen in Analyten, insbesondere von Proteinen, sowie Verwendungen.
  • Die Verwendung von elektrophoretischen Methoden für präparative Zwecke ist eine etablierte Technik, und es existieren verschiedene Apparate für präparative und analytische Zwecke. Diese Apparate und ihre zugrunde liegenden Prinzipien können in drei Kategorien aufgeteilt werden (Andrews, 1986, Westermeier, 1977).
    • a) Zonenelektrophorese
    • b) Isotachophorese
    • c) Isoelektrische Fokussierung
  • Zonenelektrophorese beinhaltet die Glycin, Bicin und Tricin gepufferten Natriumdodecylsulfat -Polyacrylamid-Gelelektrophorese (SDS-PAGE) für Proteine, die routinemäßig für die Untersuchung von Proteinen eingesetzt wird (Wilkins et al. 1998).
  • Die Isotachophorese benutzt hydrophile Matrixmaterialien und zeigt typischerweise eine hohe Auflösung, aber eine geringe Beladungskapazität. In Kombination mit Free-Flow-Elektrophorese kann diese Methode für mikropräparative Zwecke eingesetzt werden (Weber und Bocek, 1998).
  • Die isoelektrische Fokussierung (IEF) wird entweder in flüssigen Dichtegradienten, in Gelgradienten (Righetti, 1990) oder in Mehrkammer-Geräten mit Immobiline-basierenden Trenngelmedien (Righetti et al., 1997) durchgeführt.
  • Es gibt zwei etablierte IEF-Methoden im Rahmen der Durchführung einer zweidimensionalen Polyacrylamidgelelektrophorese (2D-PAGE). Die als erstes entwickelte Methode verwendet eine Vorfokussierung von Trägerampholyten (TA) an ihren isoelektrischen Punkt und eine anschließende Fokussierung von Proteinen. Die so aufgetrennten Proteine werden dann in einer zweiten Dimension in einer SDS-PAGE aufgetrennt (Klose, 1975; Klose und Kobalz, 1995; O'Farrel, 1975). Dieses System besitzt eine hervorragende Auflösung und erreicht bei der Verwendung von 46 cm TA-IEF-Gelen eine Auftrennung von über 10.000 Proteinspots pro 2D-PAGE Gel (Klose und Kobalz, 1995). Kürzlich wurden auch kommerzielle Systeme mit bis zu 60 cm TA-IEF-Gelen angeboten (www.proteomefactory.com/ct_02112.html; Stand: 28.08.2002). Dennoch besteht bei diesem System das Problem, daß die basische Region des pH-Gradienten aus dem Gel heraus wandert, bevor ein Gleichgewicht erreicht ist. Diese kathodische Instabilität wird durch Bicarbonat-Ionen verursacht, welche mit atmosphärischem Kohlendioxid im Gleichgewicht stehen (Righetti, 1990). Um Proteine im basischen pH- Bereich zu untersuchen, wird ein IEF-Experiment vor dem Erreichen des Gleichgewichts abgestoppt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Auftrennung der Proteine noch nicht komplett, aber die basische Region befindet sich noch im Gel. Diese Form der IEF (non-equilibrium pH gradient gel electrophoresis, NEPHGE) ist die einzige Möglichkeit, basische Proteine in einem trägerampholyt-basierenden Gelsystem zu analysieren.
  • Ein später entwickeltes System zur isoelektrischen Fokussierung verwendet acrylamid-ähnliche Acrylamido-Puffer Monomere (Immobiline), die eine funktionelle Puffergruppe tragen. Ein pH-Gradient wird durch die Bildung eines Konzentrationsgradienten von Gellösungen mit verschiedenen pH-Werten geformt. Nach der Bildung des Gradienten polymerisieren die Acrylamido-Puffer-Monomere zusammen mit der Arcylamid-Matrix und werden somit immobilisiert (Görg et al., 2000; Görg et al. 1988; Righetti, 1990). Diese immobilisierten pH-Gradienten (IPG) – Gele werden gegossen, in dem man einen Dichtegradienten mit Glycerol zwischen den zwei Lösungen unterschiedlicher pH-Werte aufbaut. Da dieser Vorgang diffusionslimitiert ist, sind die hergestellten Immobilingradienten typischerweise weniger als 30 cm lang, um einen korrekten Dichtegradienten zu gewährleisten. Daher wurden bisher noch keine immobilisierten pH-Gradienten über 30 cm Länge berichtet. Die längsten kommerziell erhältlichen IPGs sind 24 cm lang und werden von Amersham Biosciences angeboten.
  • Das der Erfindung zugrunde liegende Problem ist es, die oben genannten Nachteile zumindest teilweise zu lösen.
  • Dieses Problem wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1, ein Verfahren nach Anspruch 12, eine Vorrichtung nach Anspruch 20, ein Verfahren nach Anspruch 24, ein Verfahren nach Anspruch 30, Verwendungen nach den Ansprüchen 37 bis 39 sowie eine Vorrichtung nach den An sprüchen 40 bis 48 gelöst. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.
  • Es ist erfindungswesentlich, daß die pH-Gradienten mindestens eine Länge von 30 cm, insbesondere 40 cm, insbesondere 50 und insbesondere 90 cm, aufweisen. Zu Herstellung dieser Längen ist es von Vorteil, wenn während des Gießvorgangs über noch auszupolymerisierende Gele derart kontinuierlich Polymerisationsinitiatoren gegeben werden, daß die pH-Gradienten die gewünschte Mindestlänge aufweisen. Dies wird in vorteilhafter Weise bei der Zugabe der Polymerisationsinitiatoren durch die Verwendung computergesteuerter Applikatoren, insbesondere Büretten oder ähnliche Pumpen, bewerkstelligt.
  • Dies gilt insbesondere dann, wenn während des Gießvorgangs über noch auszupolymerisierende Gele zu applizierende Lösungen (unter Lösungen sind insbesondere Acrylamidopuffer enthaltende Lösungen zu verstehen) und die Gele derart gekühlt werden und anschließend die Temperatur zum Starten der Polymerisationsreaktion derart kontrolliert erhöht wird und/oder nach Mischung des Gradienten aktivierbare Polymerisationsinitiatoren verwendet werden, daß die pH-Gradienten die gewünschte Länge aufweisen.
  • Die Erfindung bezieht sich auf Methoden zur Durchführung von isoelektrischen Fokussierungen (IEF) von Analyten, wie z. B. Proteinen, in einem extrem langen immobilisierten pH-Gradienten, der durch die Copolymerisation eines vorgeformten pH-Gradienten in eine Matrix wie z. B. Polyacrylamid oder einer Polymermatrix mit ähnlicher Polymersiationschemie von Monomeren, ähnlich zu Acrylamid und Bisacrylamid, gebildet wird.
  • Wir stellen extrem lange IPGs her. Eine charakteristische Eigenschaft unserer Erfindung besteht darin, daß die von uns produzierten immobili sierten pH-Gradienten über 30 cm lang sind, vorzugsweise bis ca. 100 cm oder mehr. Die Herstellung dieser langer Gradienten ist nicht offensichtlich. Um einen gleichmäßigen langen Gradienten zu erstellen, ist eine langsame, pulsationsfreie Flußrate der einzelnen, mindestens zwei, Pufferkomponenten beim Gießvorgang zu gewährleisten. Dieser Vorgang wird bevorzugterweise mit Hilfe von z. B. computergesteuerten "Kolbenbüretten" oder ähnlichen Pumpen ermöglicht. Um die langsamen Flußraten zu gewährleisten, ist eine Kontrolle der Polymerisationsgeschwindigkeit unerläßlich. Diese wird vorteilhafterweise gewährleistet durch die kontinuierliche computergesteuerte Zugabe von Polymerisationsinitiatoren (wie z. B. Ammoniumperoxosulfat) während des Gießvorgangs oder durch eine Kühlung der Pufferlösungen und des gegossenen Gradienten und eine anschließende kontrollierte Temperaturerhöhung zum Starten der Polymerisation oder durch die Verwendung von nach der Mischung des Gradienten aktivierbaren Polymerisationsinitiatoren (z. B. UV-Licht induzierbar wie z. B. Riboflavin oder Methylenblau, Rabilloud et al., 1996b und darin enthaltene Referenzen) oder durch eine Kombination der vorher genannten Methoden. Für die Generation eines Dichtegradienten zur Herstellung von langen Gelen eignen sich bevorzugt schwere Pufferlösungen mit einer Dichte größer als 1,1. Die Dichtedifferenz zum Aufbau eines Dichtegradienten aus verwendeten mindestens zwei Pufferlösungen beträgt vorzugsweise 0,1 g/cm3, insbesondere 0,2 g/cm3 oder größer als 0,2 g/cm3. Zur Generation dieser Dichten eignen sich beispielsweise besonders folgende Komponenten oder Gemische der Komponenten: Glycerin, Cäsiumchlorid, Cäsiumsulfat, Cäsiumbromid, Natriumbromid, Kaliumbromid, Saccharose.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur pH-Gradienten verwendenden isoelektrischen Fokussierung von Analyten, insbesondere Proteinen, weisen die pN-Gradienten mindestens eine Länge von 30 cm, insbesondere 40 cm, insbesondere 50 cm und insbesondere 90 cm, auf.
  • In einer bevorzugten Variante der Erfindung wird die IEF unter hohen Voltzahlen, mindestens 10.000 V, bevorzugt mindestens 20.000 V und weiterhin bevorzugt mindestens 30.000 V, durchgeführt. Derart hohe Voltzahlen wurden bisher von Experten vermieden, weil man befürchtete, daß die Entstehung von Entladungsfunken und die Hitzeentwicklung den isoelektrischen Fokussiervorgang stören könnte und wegen der potentiellen Gefahr für Mitarbeiter. Hieraus folgte aber, daß die Fokussierzeit für z. B. 54 cm IPG-Streifen pH 4-8 bei 10.000 V 75 Stunden dauert; in Gegensatz zu weniger als 37 Stunden bei einer Voltzahl von 20.000 V, und 25 Stunden bei einer Voltzahl von 30.000 V. Daher stellt die Anwendung von hohen Voltzahlen während der IEF von langen IPGs eine erfinderische Leistung dar, die den Durchsatz stark erhöht und darüber hinaus die Spotgröße der an ihrem isoelektrischen Punkt (pI) fokussierten Proteine verkleinert. Die hohen Voltzahlen werden durch die erfinderische Verwendung eines elektrisch isolierenden Mediums, insbesondere eines Öls, ermöglicht, das die Elektroden und die IPG-Streifen während der IEF umgibt.
  • Eine geeignete Substanz ist das Dimethylpolysiloxanöl AK10 der Firma Wacker-Chemie GmbH, 84489 Burghausen, Deutschland, das Isolationseigenschaften von besser als 1014 Ohm cm aufweist.
  • Es hat sich in der Praxis als vorteilhaft herausgestellt, wenn die immobilisierten pH-Gradienten unter ein Öl- oder ähnlichen organischen Schicht fokussiert werden, da die immobilisierten pH-Gradientengele ansonsten über die Zeit langsam durch Wasserverlust an die Atmosphäre austrocknen würden.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur isoelektrischen Fokussierung, insbesondere von pN-Gradienten verwendenden isoelektrischen Fokussierung von Analyten, insbesondere Proteinen, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, weist eine Stromversor gung und eine IEF-Kammer (Kammer, in der die isoelektrische Fokussierung durchgeführt wird) auf, wobei die Stromkabel zwischen Stromversorgung und IEF-Kammer während der IEF fest installiert, also nicht entfernbar, sind. Die IPGs sind vorteilhafterweise von einem elektrisch isolierenden Material umgeben, das fest oder flüssig sein kann.
  • Bei einer Variante ist der Stromversorger vorzugsweise vollständig in die IEF-Apparatur integriert und mit einem Mechanismus versehen, der den Stromversorger abschaltet, sobald die Kammer geöffnet wird und somit sicherstellt, daß kein Benutzer der Apparatur durch den an die Apparatur angelegten Strom gefährdet wird. Vorzugsweise kann die Apparatur für eine derartige Zeit, in der Regel vorzugsweise mindestens zwei Minuten, nach Unterbrechung des Stromkreises nicht geöffnet werden, um sicherzustellen, daß sich die verbleibende Hochspannung abbauen kann.
  • Bei der Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren ist es sehr vorteilhaft, wenn Kabel der Art verwendet werden, daß diese 10.000 Volt, insbesondere 20.000 Volt, besonders insbesondere 30.000 Volt, spannungsisolierend sind, so daß bei der Bedienung keine gefährlichen Spannungsüberschläge auftreten. In einer bevorzugten Variante ist der stromleitende Teil der Kabel vollständig von der Umgebungsluft isoliert.
  • Beim weiteren erfindungsgemäßen Verfahren zur Detektion von Bestandteilen in Analyten, insbesondere von Proteinen, wird das erfindungsgemäße Verfahren zur isoelektrischen Fokussierung (als Teil des Verfahrens) und/oder eine erfindungsgemäße Vorrichtung angewendet.
  • Die Auflösungskapazität von dem derzeitigen Stand der Technik entsprechenden IPG-Streifen und die resultierenden 2D-PAGE Gele limitieren die Anzahl der Proteine, die detektiert werden können. Aufgrund dieser geringen Auflösung können mit wenig sensitiven Detektionsmethoden (z. B. Silberfärbung oder Fluoreszenzfärbung) oder mit hoch sensitiven Detektionsmethoden (z .B. Radio-Imaging) nur eine ähnliche Anzahl an Proteinen detektiert werden. Wenn jedoch die Auflösungskapazität der 2D-PAGE Gele erhöht wird, erzielt man bei der Verwendung von hochsensitiven Radio-Imaging basierenden, fluoreszenz-basierenden oder massenspektroskopie-basierenden Detektionsverfahren im Vergleich zu anderen Methoden eine signifikante Steigerung der Detektionsrate. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn mindestens zwei verschiedene Proben mit unterschiedlichen Radioisotopen und/ oder verschiedenen Gemischen von Radioisotopen und/oder mindestens zwei Proben mit unterschiedlichen Fluoreszenzfarbstoffen und/ oder verschiedener Gemische von Fluoreszenzfarbstoffen und/oder mindestens zwei verschiedene Proben mit unterschiedlichen stabilen Isotopen und/oder verschiedenen Gemischen von stabilen Isotopen und/ oder mindestens zwei verschiedene Proben mit unterschiedlichen massendifferenten Reagenzien markiert werden.
  • In diesen bevorzugten Darstellungen der Erfindung sind die zu untersuchenden Moleküle (z. B. Proteine), insbesondere mit Radioisotopen, stabilen Isotopen, Fluoreszenzfarbstoffen oder massendifferenten Reagenzien, markiert, durch 2D-PAGE aufgetrennt und mit einem geeigneten Detektor detektiert. In dieser besonders bevorzugten Variante der Erfindung werden zwei oder mehr Proben mit unterschiedlichen Radio-Isotopen oder verschiedenen Gemischen von Radio-Isotopen, oder verschiedenen stabilen Isotopen oder Fluoreszenzfarbstoffen oder massendifferenten Reagenzien markiert und in einem 2D-PAGE Gel zusammen aufgetrennt und anschließend separat mit geeigneten Detektoren detektiert. Dieses ermöglicht die Erstellung von Gelbildern, der einzelnen ursprünglichen markierten Proben. Für diese besondere Art der Analyse wird ein Detektor benötigt, der auf der Basis von physikalischen Eigenschaften und Halbwertszeiten der verwendeten Markierungsreagenzien zwischen den unterschiedlich markierten Proben unterscheiden kann.
  • In einer bevorzugten Variante der Erfindung wird die Probe in die IPG-Streifen mittels aktiver Rehydratation beladen. In diesem Prozeß werden die Proteine aktiv, während der Rehydratation der trockenen (PG-Streifen in einer Rehydratationskammer, bei geringer Voltzahl, typischerweise weniger als 1250 V, eingebracht. Der IPG-Streifen wird dann häufig in eine zweite Kammer transferiert, die weite Elektroden enthält. Der Kontakt zu den Elektroden wird über leitende Elemente (Medien) (z. B. mit wäßrigen, Chemikalien enthaltende Lösungen getränkte Filterpapierstreifen) an beiden Enden der IPG-Streifen hergestellt. Die bevorzugten Filterpapierstreifen werden in zeitlichen Intervallen während der IEF mindestens einmal ausgetauscht, um im Filterpapier akkumulierende Ionen zu entfernen. Die Entfernung dieser im Filterpapier akkumulierenden Ionen ist für hochwertige Resultate unerläßlich. Die Kombination von aktiver Rehydratisierung und austauschbaren Filterpapieren, vorzugsweise in einer separaten zweiten Kammer, wurde bisher nicht eingesetzt und ist hiermit für isoelektrische Fokussierungen mit IPG-Streifen von über 30 cm offengelegt.
  • Schließlich ist von Vorteil, wenn die Temperatur während der isoelektrischen Fokussierung nahezu konstant gehalten wird, um die Reproduzierbarkeit der IEF zu verbessern. Im Erfindungskontext wird hierunter eine maximale Temperaturschwankung von +/– 5 °C, insbesondere von +/– 2 °C, verstanden.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur isoelektrischen Fokussierung nach Anspruch 40 weist eine Stromversorgung auf, die eine maximale Fokussierungsspannung von mindestens 10 kV, insbesondere mindestens 15 kV, liefert. Dies ermöglicht die Verwendung langer Fokussierungsmedien, insbesondere mit Längen von mehr als 30 cm, wodurch sich die erzielbare Auflösung stark verbessert.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche 41 bis 48.
  • Das nachfolgende Beispiel dient zur näheren Erläuterung der Erfindung.
  • BEISPIEL
  • Menschliches Prostatakrebsgewebe wurde extrahiert und für die IEF vorbereitet nach Vuong et al. (2000) mit der Modifikation, daß die Proteine nicht jodiert wurden.
  • Herstellung von 54 cm langen IPG-Gelen
  • Die Gele wurden in einer Gießkammer (12 cm × 54 cm × 0,5 mm) bestehend aus zwei Glasplatten und einem U-förmigen Abstandhalter und einer Trägerfolie (Gel-Fix Folie, Serva, Heidelberg) gegossen. Die Glasplatten und Spacer werden hierzu sorgfältig gereinigt. Die Glasplatte mit Spacer wird anschließend mehrfach mit Repel-Silane (Amersham Biosciences, Freiburg) behandelt. Die Gel-Fixfolie wird auf die gereinigte und mit Wasser bedeckte Deckglasplatte gelegt, mit Papier bedeckt und mit einer Gummiwalze das Wasser luftblasenfrei entfernt. Anschließend wird die Platte mit dem Abstandhalter aufgesetzt und die Kammer mit Klemmen versehen. Die Gelkammer wird dann auf 4 °C gekühlt. Zur Vorbereitung der Gellösungen werden gemäß Kammervolumen die saure und basische Lösung bestehend aus Acrylamido-puffern, Acrylamid, PDA (Piperazin-diacrylamid), KBr und TEMED (N,N,N',N'-Tetramethylethylendiamin) vorbereitet. APS (Ammoniumpersulfat) wird später während der Gradientenherstellung kontrolliert zugesetzt. Das Gießen der Gele und die computergestützte Berechnung der Mischungsverhältnisse der Acrylamidopuffer (Immobiline) zur Herstellung des pN-Gradienten erfolgt nach der Methode von Altland und Altland (1984). Für die Herstellung eines linearen pH 4-8 Gradienten wurden folgende Immobilin-Verhältnisse in einem Endvolumen von 10 ml verwendet.
  • Figure 00110001
  • Der Gradient wird mit computergesteuerten Büretten (Desaga) gegossen, wobei Bürette 1 die saure Lösung, Bürette 2 die basische Lösung und Bürette 3 die 2,5 % (w/v) (Gewicht/Volumen) Ammoniumpersulfatlösung enthält. Die Gele werden nach dem Gießen für 10 min stehen gelassen und dann 1 h bei 50 °C auspolymerisiert. Anschließend wird das Gel mit der Trägerfolie 4 mal 15 Minuten in 1,5 % Glycerol gewaschen und getrocknet. Die Gelobertläche wird mit einer Folie abgedeckt und das basische und saure Ende markiert. Anschließend wird das Gel in 4 mm breite Streifen geschnitten und bis zur Verwendung bei –20 °C gelagert.
  • Isoelektrische Fokussierung
  • 150 μg Protein in 1200 μl Rehydratisierungspuffer (8M Harnstoff, 2 % Chaps, 0,5 % (v/v) IPG Puffer, 20 mM DTT (Dithiothreitol), etwas Bromphenolblau) werden zur Rehydratation der IPG-Streifen verwendet. Die Rehydratation erfolgte über 15 h bei 100 V in einer speziellen Rehydratationskammer unter DryStrip Cover Fluid (Amersham Biosciences, Freiburg). Anschließend wurden die Streifen in eine zweite Kammerüberführt. Hier wurde der Kontakt zwischen den Enden der IPG-Streifen und der Elektroden mittels 8M Harnstoff, 2 % Chaps (3-((3-Cholamidopropyl)dimethylammonium)-1-propansulfonat) getränkten Filterpapierstreifen (8M Harnstoff, 2 % Chaps) hergestellt.
  • Zur Fokussierung der Proben wurde folgendes Programm verwendet:
    500 V 1 Stunde
    1250 V 1 Stunde
    2500V 30 Minuten
    20.000V bis 125.000 Voltstunden
  • Diese Filterpapierstreifen wurden dann nach den ersten drei Fokussierungsschritten gewechselt. Die Ströme wurden limitiert auf 60 Mikroampere je IPG-Streifen. Bei anderen Versuchen wurden Spannungen bis zu 35.000 Volt unter ähnlichen Bedingungen angewendet.
  • Nach der Fokussierung wurden die 54 cm Streifen in 3 × 18 cm Streifen zerschnitten und in der zweiten Dimension (2D-SDS-PAGE) aufgetrennt, wie bei Vuong et al. (2000) beschrieben. Die Färbung der Gele mittels Silber erfolgte nach Heukeshoven und Dernick (1988).
  • ABBILDUNGEN
  • Abbildung 1
    Figure 00130001
  • 2D-Gel von 150 μg Proteinextrakt aus menschlichem Prostatakrebsgewebe fokussiert auf einem 54 cm langen IPG-Streifen pH 4-8.
  • ZITATE:
  • Altland, K und Altand, A. (1984). Pouring reproducible gradients in gels under computer control: new devices for simultaneous delivery of two independent gradients, for more felxible slope and pH range of immobilized pH gradients. Clinical Chemistry 30, 2098–2103
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Claims (48)

  1. Verfahren zur Herstellung von immobilisierten pN-Gradienten, insbesondere zur isoelektrischen Fokussierung, dadurch gekennzeichnet, daß die pH-Gradienten mindestens eine Länge von 30 cm aufweisen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pH-Gradienten mindestens eine Länge von 40 cm aufweisen.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die pH-Gradienten mindestens eine Länge von 50 cm aufweisen.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die pH-Gradienten mindestens eine Länge von 90 cm aufinreisen.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß während des Gießvorgangs über noch auszupolymerisierende Gele derart kontinuierlich Polymerisationsinitiatoren gegeben werden, daß die pH-Gradienten die gewünschte Mindestlänge aufweisen.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe der Polymerisationsinitiatoren mittels computergesteuerter Applikatoren bewerkstelligt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß während des Gießvorgangs über noch auszupolymerisierende Gele zu applizierende Pufferlösungen und die Gele derart gekühlt werden und anschließend die Temperatur zum Starten der Polymerisationsreaktion derart kontrolliert erhöht wird und/ oder nach Mischung des Gradienten aktivierbare Polymerisationsinitiatoren verwendet werden, daß die pH-Gradienten die gewünschte Mindestlänge aufweisen.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtedifferenz zum Aufbau eines Dichtesgradienten aus verwendeten mindestens zwei Pufferlösungen mindestens 0,1 g/cm3 beträgt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtedifterenz 0,2 g/cm3 beträgt.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtedifterenz größer als 0,2 g/cm3 ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungen mindestens eine Komponente aus der Gruppe Glycerin, Cäsiumchlorid, Cäsiumsulfat, Cäsiumbromid, Natriumbromid, Kaliumbromid, Saccharose enthalten.
  12. Verfahren zur pH-Gradienten verwendenden isoelektrischen Fokussierung von Analyten, insbesondere Proteinen, dadurch gekennzeichnet, daß die pH-Gradienten mindestens eine Länge von 30 cm aufweisen.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die pH-Gradienten mindestens eine Länge von 40 cm aufweisen.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die pH-Gradienten mindestens eine Länge von 50 cm aufweisen.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die pH-Gradienten mindestens eine Länge von 90 cm aufweisen.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Höchstspannung von mindestens 10.000 Volt appliziert wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Höchstspannung von mindestens 20.000 Volt appliziert wird.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Höchstspannung von mindestens 30.000 Volt appliziert wird.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die immobilisierten pH-Gradienten unter eine öIoder ähnlichen organischen Schicht fokussiert werden.
  20. Vorrichtung zur isoelektrischen Fokussierung, insbesondere zur pH-Gradienten verwendenden isoelektrischen Fokussierung von Analyten, insbesondere Proteinen, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 12 bis 19, mit einer Stromversorgung und einer IEF-Kammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromkabel zwischen Stromversorgung und IEF-Kammer fest installiert sind.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung vollständig in der IEF-Kammer angeordnet ist.
  22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die IEF-Kammer eine Sicherungseinrichtung aufweist, die bei (Offnen der IEF-Kammer die Stromversorgung abschaltet.
  23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die IEF-Kammer nach Abschalten der Stromversorgung für eine derartige Zeit nicht geöffnet werden kann, so daß sich eine verbleibende Hochspannung abbaut.
  24. Verfahren zur Detektion von Bestandteilen in Analyten, insbesondere von Proteinen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19 und/oder eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23 angewendet wird.
  25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile markiert, mittels 2D-PAGE aufgetrennt und anschließend detektiert werden.
  26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei verschiedene Proben mit unterschiedlichen Radioisotopen und/oder verschiedenen Gemischen von Radioisotopen markiert werden.
  27. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Proben mit unterschiedlichen Fluoreszenzfarbstoffen und/oder verschiedener Gemische von Fluoreszenzfarbstoffen markiert werden.
  28. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei verschiedene Proben mit unterschiedlichen stabilen Isotopen und/oder verschiedenen Gemischen von stabilen Isotopen markiert werden.
  29. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei verschiedene Proben mit unterschiedlichen massendifferenten Reagenzien markiert werden.
  30. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19 oder 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die zu untersuchenden Probenbestandteile, insbesondere Proteine, während einer Rehydratisierung von IPG-Streifen (immobilisierten pN-Gradienten-Streifen) in die IPG-Streifen eingebracht werden.
  31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Rehydratisierung bei einer Spannung von ≤ 1.250 Volt durchgeführt wird.
  32. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Einbringung der zu untersuchenden Probenbestandteile und während der isoelektrischen Fokussierung die IPG-Streifen an beiden Enden über elektrisch leitende und Ionen aufnehmende Elemente mit entsprechenden Elektroden verbunden sind.
  33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Elementen um Wasser enthaltende Filterpapierstreifen handelt.
  34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterpapierstreifen mit einer wäßrigen, Chemikalien enthaltenden Lösung getränkt sind.
  35. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente während der isoelektrischen Fokussierung mindestens einmal ausgetauscht werden.
  36. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur während der isoelektrischen Fokussierung zumindest nahezu konstant gehalten wird.
  37. Verwendung eines nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 hergestellten immobilisierten pH-Gradienten und/oder eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 12 bis 19 und/oder einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23 und/oder eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 24 bis 29 und/oder eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 30 bis 36 zur Trennung und Detektion von Proteinen.
  38. Verwendung eines Öls, insbesondere eines Silikonöls, zur elektrischen Isolierung von immobilisierten pH-Gradienten bei der Durchführung eines Verfahrens zur pH-Gradienten verwendenden isoelektrischen Fokussierung von Analyten, insbesondere eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 12 bis 19 und/oder nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 36.
  39. Verwendung elektrischer Kabel der Art, daß diese mindestens 10.000 Volt, insbesondere mindestens 20.000 Volt, besonders insbesondere mindestens 30.000 Volt, spannungsisolierend sind, zwischen Stromversorgung und IEF-Kammer bei der Durchführung eines Verfahrens zur pH-Gradienten verwendenden isoelek trischen Fokussierung von Analyten, insbesondere Proteinen, insbesondere eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 12 bis 19, und/oder insbesondere mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, und/oder insbesondere bei der Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 24 bis 29, und/oder insbesondere bei der Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 30 bis 36.
  40. Vorrichtung zur isoelektrischen Fokussierung (IEF) mit einer sogenannten IEF-Kammer und einer Stromversorgung zur Bereitstellung einer Fokussierungsspannung für mindestens ein Fokussierungsmedium, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung eine maximale Fokussierungsspannung von mindestens 10 kV, insbesondere mindestens 15 kV, liefert.
  41. Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung eine maximale Fokussierungsspannung von min destens 20 kV, insbesondere mindestens 35 kV, liefert.
  42. Vorrichtung nach Anspruch 40 oder 41, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens ein Fokussierungsmedium in Form eines immobilisierten pH-Gradienten, vorzugsweise in Form eines Gels, umfaßt.
  43. Vorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß das Fokussierungsmedium eine maximale Länge von mindestens 30 cm, insbesondere mindestens 40 cm, aufweist.
  44. Vorrichtung nach Anspruch 42 oder 43, dadurch gekennzeichnet, daß das Fokussierungsmedium eine maximale Länge von mindestens 50 cm, insbesondere mindestens 90 cm, aufweist.
  45. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung mit der IEF-Kammer über ein hochspannungsfestes Kabel gekoppelt ist, das eine der maximalen Fokussierungsspannung angepaßte Spannungsfestigkeit aufweist.
  46. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung vollständig in der IEF-Kammer angeordnet ist.
  47. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß die IEF-Kammer eine Sicherungseinrichtung aufweist, die bei Öffnen der IEF-Kammer die Stromversorgung abschaltet.
  48. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 47, weiter gekennzeichnet durch ein Verriegelungsmittel, das ein Öffnen der IEF-Kammer nach Abschalten der Stromversorgung verhindert, bis sich eine verbleibende Hochspannung auf einen ungefährlichen Wert abgebaut hat.
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