EP1399734A2 - Method for electrophoretic sample separation - Google Patents

Method for electrophoretic sample separation

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Publication number
EP1399734A2
EP1399734A2 EP02738133A EP02738133A EP1399734A2 EP 1399734 A2 EP1399734 A2 EP 1399734A2 EP 02738133 A EP02738133 A EP 02738133A EP 02738133 A EP02738133 A EP 02738133A EP 1399734 A2 EP1399734 A2 EP 1399734A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
separation
liquid
amphiphilic
polar
substances
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02738133A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Kai Hendrik Te Kaat
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xzillion Proteomics & Cokg GmbH
Original Assignee
Xzillion Proteomics & Cokg GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xzillion Proteomics & Cokg GmbH filed Critical Xzillion Proteomics & Cokg GmbH
Publication of EP1399734A2 publication Critical patent/EP1399734A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416Systems
    • G01N27/447Systems using electrophoresis
    • G01N27/44756Apparatus specially adapted therefor
    • G01N27/44795Isoelectric focusing
    • GPHYSICS
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    • G01N27/447Systems using electrophoresis
    • G01N27/44704Details; Accessories
    • G01N27/44747Composition of gel or of carrier mixture

Definitions

  • the present invention relates to a method for the electrophoretic separation of samples, in particular by isoelectric focusing, by means of a suitable separation matrix.
  • the invention is particularly suitable for the separation of lipophilic peptide and protein components of a sample.
  • Electrophoresis has long been a standard technology for the separation of charged molecules in the life sciences. Charged molecules migrate in an electrical field depending on their surface charge, their molecular weight, their spatial dimensions and in
  • the separation is due to. different migration speeds of individual charged molecules, which are caused by the above-mentioned dependencies.
  • the electrophoresis of biomolecules is typically carried out in aqueous solutions. To prevent mixing of the sample due to convection, the
  • Electrophoresis usually in highly porous matrices, such as. B. in polyacrylamide or agarose gels.
  • the sample components are separated in a first approximation via the average pore size of the gel and the molecular weight of the sample component.
  • This principle is used e.g. B. in SDS-PAGE electrophoresis for the separation of proteins in a sample.
  • the protein components of an electrophoretically separated sample can be divided into easily separable water-soluble proteins and fat-soluble proteins. Proteins spanning the cell membranes in particular have extensive hydrophobic areas within the transmembrane domains and hydrophilic intracellular and extracellular head domains. Such membrane proteins are only very poorly soluble in aqueous phases and thus elude electrophoretic separation using conventional means.
  • detergents are generally used (Rabilloud, T., Electrophoresis 1996, 17, 813-829; Herbert, B. Electrophoresis 1999, 20, 660-663, Molloy, MP Analytical Biochemistry 280 , 1-
  • the object of the present invention was therefore to provide a method which enables the separation of chemical and biological samples, in particular with the inclusion of the hydrophobic sample components.
  • Separating medium comprising a mixture of a polar liquid and a liquid-crystalline phase of at least one amphiphilic substance, can be dissolved, the liquid-crystalline phase serving as a separation matrix.
  • amphiphilic substances in polar liquids form a three-dimensional, double-membrane-like liquid-crystalline network that is traversed by channels of the liquid phase.
  • the electrophoretic separation is carried out after application of the dissolved sample to this separation medium by applying an electrical field.
  • the sample can also be mixed with the separation medium or with the amphiphilic substances.
  • amphiphilic liquid-crystalline separation matrix Due to the amphiphilic liquid-crystalline separation matrix lipophilic substances, such as. B. lipophilic peptides, proteins or glycoproteins surprisingly migrate directly by applying an electric field without diffusing into the polar liquid.
  • the liquid-crystalline phases of amphiphilic substances are also able to solubilize hydrophobic peptides and proteins without the use of detergents and thus bring them into an electrophoretically separable state.
  • such phases in polar liquids form a porous separation matrix, which additionally ensures separation of substances soluble in polar solvents, so that a mixture of hydrophobic and hydrophilic peptides and proteins can also be separated efficiently.
  • the separation using the methods according to the invention is consequently particularly suitable for mixtures which, in addition to peptides and proteins, also contain glycolipids, ionic lipids, carbohydrates, sugars, amino acids, nucleic acids or secondary metabolites. Furthermore, the separation matrix prevents convection currents and the associated undesired mixing of the Separation medium. Surprisingly, the separation matrix was stable under the electrophoresis conditions.
  • Molecular unit are used, which are able to form a liquid-crystalline phase in polar liquids.
  • These include above all alcohol fatty acid esters, in particular from short-chain C 2 -C 4 alcohols with up to 4 hydroxyl groups and C 8 -C 3 o-fatty acids, some of the hydroxyl groups being able to be in free form, or with other chemical groups, such as B.
  • Phosphoric acid derivatives amino alcohols or saccharides with the formation of phosphatides, glycolipids or aminolipids can be present.
  • the amphiphilic esters used contain as acyl groups mono- to pentasaturated C 2 -C 24 fatty acids or saturated C 8 -C 20 fatty acids, particularly preferably the esters contain monounsaturated ice 4 -C 22 acyl groups, such as.
  • amphiphilic substances are mono- or diacylglycerides,
  • Different liquid-crystalline phases can be used for the purpose of electrophoretic separation of chemical and biological samples. However, preference is given to cubic phases which form a single coherent network with the polar liquid, through which channels are connected to one another.
  • such phases e.g. B. the hydrophobic peptides and
  • liquid-crystalline phases with a lamellar, hexagonal or inverted hexagonal structure are also preferably suitable for electrophoretic separation. It is advantageous here if the membrane-like lamellae are aligned in the longitudinal direction of the electrical field in order to ensure a migration within the separation matrix that is as trouble-free as possible.
  • Cubic phases are also particularly suitable for the electrophoretic separation of peptides and proteins for the following reasons:
  • the thickness of the membrane-like cubic phase is almost homogeneous, other phases, such as lamellar or hexagonal or inverted hexagonal phases, have hydrophobic membrane areas of different thickness.
  • the liquid crystalline cubic phase is an isotropic phase.
  • the physical and chemical properties of this phase are identical in all three dimensions, so that an alignment of the phase relative to the applied electric field is not necessary.
  • anisotropic phases it is advantageous to align the membrane planes parallel to the electrical field in order to enable mobility of the proteins in the membrane plane.
  • the liquid crystalline cubic phase is on in the presence of an excess
  • phase diagram mono-oleic water cubic phases are formed over a wide range from approx. 10 to max. 50% water content at temperatures from 5 to approx. 95 degrees Celsius at atmospheric pressure.
  • Composition aqueous phase MO from 25: 75 to 40: 60 (v / v) at a temperature of 20 to 40 degrees Celsius.
  • auxiliaries can be added to the liquid-crystalline phases at a concentration of 0.1% to 15% (w / w), preferably between 1% to 5% (w / w).
  • Lipids and detergents in particular must be taken into account here, as admixtures of these substances may be important when solubilizing difficult membrane proteins.
  • membrane proteins that have specifically bound a particular lipid, e.g. B. as a biological cofactor.
  • the amphiphilic phase can e.g. B. synthetic or naturally occurring lipids, such as phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, charged or uncharged phospholipids, sphingolipids or glycolipids, fat-soluble biological cofactors, chlorophylls, retinol, steroids, carotenoids, quinones or C 8 -C 30 fatty acids,
  • synthetic or naturally occurring lipids such as phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, charged or uncharged phospholipids, sphingolipids or glycolipids, fat-soluble biological cofactors, chlorophylls, retinol, steroids, carotenoids, quinones or C 8 -C 30 fatty acids
  • -Alkanes -alkenes, -alkynes or -alcohols
  • Lipids or detergents with ionic or zwitterionic head groups are preferably added auxiliaries.
  • Substances, polar glycols, sugar monomers or multimers, amino acids or zwitterionic substances are added.
  • auxiliaries glycerol, ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol, glycine, urea or guanidine in question.
  • Carrier ampholytes can also be added to the polar liquid, with the aid of which a pH gradient can be built up in the separation medium.
  • a carrier ampholyte z. B. Ampholine ® in a concentration range of 0.1 to 40% by volume, preferably 2 to 8% by volume. Electrophoresis in a pH gradient enables the separation of proteins based on their isoelectric
  • the separation medium is buffered; Tris buffers are preferably used.
  • an acid preferably dilute phosphoric acid, is used as the anolyte.
  • the electrophoretic separations are preferably carried out in a capillary at a voltage below 8000V, preferably at a voltage between 100V and 600V.
  • Runtimes are usually between 0.5 h to 10 h. However, voltages and running times are preferred which result in a Vh value of less than 4000 in order to prevent any change in the separation medium.
  • Sample preparation The addition of detergents for the solubilization of lipophilic peptides and proteins can thus be dispensed with.
  • z. B. a centrifuged vesicle fraction or membrane fraction can be mixed directly with the amphiphilic substances forming the liquid-crystalline phase.
  • the peptides and proteins contained in the membranes dissolve easily in the amphiphilic substance, the solution can be applied directly to a finished separation medium containing an amphiphilic liquid-crystalline phase or alternatively used to prepare the separation medium by mixing with a polar liquid become. The latter is suitable for. B. to prepare the separation medium for isoelectric focusing.
  • the method according to the invention can be used to separate ionic analytes or analytes which can be ionized in the electrical field. But also non-ionic substances can be modified with ionic groups and thus made accessible to an electrophoretic process. The methods described are particularly for
  • Analytes and auxiliary substances are preferably added to the polar liquid or the amphiphilic substance in a concentration which does not prevent the formation of a cubic liquid-crystalline amphiphilic phase.
  • Fig. 1 shows the electrophoresis of polar molecules in a separation medium from a cubic liquid-crystalline phase of separation matrix and an aqueous
  • Fig. 2 shows the separation of two dyes bromophenol blue and orange G with a tris-glycine-SDS buffer system.
  • 3 show the establishment of a pH gradient in the separation medium using
  • Fig. 3a shows a uniform pH in
  • FIG. 3b shows a pH gradient built up by carrier ampholytes from a slightly basic pH to a pH of significantly below 3.0.
  • 4 shows the separation of a heterogeneous mixture of a fluorescence-labeled protein by isoelectric focusing with variation of the separation conditions.
  • 5 shows the electrophoretic migration of a fluorescence-labeled phosphatidyl ethanolamine under variation of the electrophoresis conditions.
  • 6 shows the electrophoretic separation of a fluorescein isothiocyanate (FITC) -labeled peptide on an LCP separation matrix with different transit times.
  • FITC fluorescein isothiocyanate
  • FIG. 7 shows the electrophoretic mobility of a FITC-labeled peptide on the basis of the test results shown in FIG. 6 in a graphical representation.
  • the liquid-crystalline cubic phase is produced by mixing an aqueous phase with molten mono-olein (MO, 1 -monooleoyl-rac-glycerol) in a volume ratio of 30:70.
  • composition used 10 ⁇ l of the carrier ampholyte Ampholine ® (Amersham-Pharmacia)
  • the aqueous phase is mixed and degassed by ultrasound, then
  • the syringes of the two syringes are coupled head-to-head, and the two phases are mixed from one syringe to the other by pressing about 100-200 times.
  • the LCP is formed spontaneously when the aqueous phase is mixed homogeneously with the melted MO and is recognizable by the fact that the phase appears completely clear and transparent.
  • the separation takes place in the following exemplary embodiments at a temperature of 30 degrees Celsius.
  • Example 2 35 ⁇ l of an LCP are mixed with 100 mM Tris-HCl pH 7.4; Tris: Mono-olein 30:70 (v / v) mixed so that an LCP is formed.
  • a 100 mM Tris HCl pH 7.4 buffer is used as the electrophoresis buffer on the anode and cathode.
  • An anionic dye Orange G (1 mg / ml) is used as analyte. 5 ⁇ l of the analyte were deposited on the cathode on the surface of the LCP on the threaded side of the syringe and exposed to a voltage of 300 V for about 15 min. Orange G has migrated into the clear LCP. A sharp migration front can be seen (see Fig. 1). Electrophoresis of charged molecules in LCP is therefore possible.
  • Example 2 35 ⁇ l of an LCP are mixed with 100 mM Tris-HCl pH 7.4; Tris: Mono-olein 30:70 (v / v
  • the electrophoresis is at 1 h at 100 V, 1 h at 240 V and 6 h at
  • the LCP consists of an aqueous phase and mono-olein in
  • Ratio of 30:70 (v / v) used.
  • the aqueous phase is composed of 5% Ampholine ® 3.5-9.5 (Amersham-Pharmacia) in water with bromophenol blue as a pH indicator.
  • a 0.08M H3PO4 solution is used as the anolyte, and a 0.1 M Tris-SO4 pH 9.3 solution is used as the catholyte.
  • the electrophoresis is carried out for 1 h at 100V, 1 h at 240 V, 4 * 1 h at 600V.
  • the pH gradient is established by carrier ampholytes.
  • the LCP is colored with bromophenol blue.
  • the pH change range is from pH 4.6 - 3.0 over green to yellow from pH 3.0.
  • 3a shows the homogeneously mixed LCP before electrophoresis.
  • 3b shows the built-up pH gradient after electrophoresis.
  • FIG. 4 shows the results of the electrophoretic separation of Cy3-labeled lysozyme in an LCP. Fig. 4 shows from top to bottom:
  • Chromatophores are used as a model system for this.
  • the chromatophores are cytoplasmic membrane vesicles of a prokaryote with photosynthetic membrane proteins, the color pigments, such as. B. chlorophylls, cytochromes, etc. bound.
  • MO cytoplasmic membrane vesicles
  • a homogeneously greenish-colored LCP which shows no visible pellet even after 10 h centrifugation at 55,000 g
  • a total of 150 ⁇ g total protein is dissolved in 100 ⁇ g LCP , A detergent-free, direct solubilization of a membrane protein mixture is therefore possible.
  • a monofunctional fluorescent dye Cy5-Dye (Amersham, No .: PA25001) became one with phosphatidyl ethanolamine (PE) according to the manufacturer
  • the reaction product showed the expected mass distribution in MALDI-TOF-MS.
  • an LCP with a composition of 70 ⁇ l liquid, degassed mono-olein (MO) 30 ⁇ l aqueous phase from 1: 5 diluted Ampholine ® 9.5-3.5 (Amersham-Pharmacia) in H 2 0 with Cy5-PE as analyte is used used.
  • a 0.08 MH 3 PO solution is used as the anolyte, and a 0.1 M TRIS-SO pH 9.3 solution is used as the catholyte.
  • FIG. 5 shows the results of the following experiments from top to bottom:
  • F ⁇ TC fluorescein isothiocyanate
  • a mixture of an LCP consisting of 70 ⁇ l of liquid, degassed mono-olein (MO) and 30 ⁇ l of an aqueous phase of 50 mM HEPES pH is used as the separation medium
  • the electrophoresis is carried out with 50 mM HEPES as anolyte and catholyte at a constant 150V. Due to the highly hydrophobic amino acids YVA, the peptide used is only partially soluble in water and carries negative charges on the fluorescein and in the aspartate side chain. The migration of the labeled protein to the anode can be observed during electrophoresis (FIG. 6, left 100 ⁇ l end of the syringe). In accordance with the limited water solubility, the peptide can also be found in the anolyte, which shows that the aqueous domain of the LCP is continuously bonded to the surrounding buffer (see also Example 6).
  • the migration distance of the front is at the evaluation measured in pixels, with a resolution of the fluorescence scanner of 100 ⁇ m / pixel, one pixel corresponds to a migration distance of 100 ⁇ m:
  • Table 1 shows the electrophoretic mobility of FITC-YVAD determined according to Example 7.
  • the graphical representation of the electrophoretic mobility is shown in FIG. 7.

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Abstract

The invention relates to a method for the electrophoretic separation of peptides and proteins, through isoelectric focusing in particular, using a mixture containing a polar liquid and at least one amphiphilic substance which forms a liquid crystal phase, as a separation matrix.

Description

Verfahren zur elektrophoretischen Trennung von Proben.Methods for the electrophoretic separation of samples.
Beschreibung:Description:
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrophoretischen Trennung von Proben, insbesondere durch Isoelektrische Fokussierung, mittels einer geeigneten Seperationsmatπx. Besonders geeignet ist die Erfindung zur Auftrennung von lipophilen Peptid- und Proteinbestandteilen einer Probe.The present invention relates to a method for the electrophoretic separation of samples, in particular by isoelectric focusing, by means of a suitable separation matrix. The invention is particularly suitable for the separation of lipophilic peptide and protein components of a sample.
Die Elektrophorese ist in den Biowissenschaften eine seit langem bekannte Standardtechnologie zur Auftrennung von geladenen Molekülen. Geladene Moleküle wandern dabei in einem elektrischen Feld in Abhängigkeit von ihrer Oberflächenladung, ihrem Molekulargewicht, ihren räumlichen Abmessungen und inElectrophoresis has long been a standard technology for the separation of charged molecules in the life sciences. Charged molecules migrate in an electrical field depending on their surface charge, their molecular weight, their spatial dimensions and in
Abhängigkeit von der Viskosität des Trennmediums. Die Trennung erfolgt aufgrund . unterschiedlicher Migrationsgeschwindigkeiten einzelner geladener Moleküle, die durch die eben genannten Abhängigkeiten hervorgerufen werden. Typischerweise wird die Elektrophorese von Biomolekülen in wässrigen Lösungen durchgeführt. Um eine Durchmischung der Probe aufgrund von Konvektion zu verhindern wird dieDependence on the viscosity of the separation medium. The separation is due to. different migration speeds of individual charged molecules, which are caused by the above-mentioned dependencies. The electrophoresis of biomolecules is typically carried out in aqueous solutions. To prevent mixing of the sample due to convection, the
Elektrophorese in der Regel in hochporösen Matrices, wie z. B. in Polyacrylamid- oder Agarosegelen durchgeführt. Hier erfolgt die Trennung der Probenbestandteilen in erster Näherung über die durchschnittliche Porengröße des Gels und des Molekulargewichts des Probenbestandteils. Dieses Prinzip wird z. B. bei der SDS- PAGE-Elektrophorese zur Trennung von Proteinen in einer Probe genutzt. EinenElectrophoresis usually in highly porous matrices, such as. B. in polyacrylamide or agarose gels. Here, the sample components are separated in a first approximation via the average pore size of the gel and the molecular weight of the sample component. This principle is used e.g. B. in SDS-PAGE electrophoresis for the separation of proteins in a sample. a
Überblick über die bereits existierenden Verfahren und die dazu verwendeten Trennmedien wird z. B. in Righetti, P. G. et al., J. Chromatogr. B 699 (1996) 63-75; Righetti, P. G. et al., J. Chromatogr. A 698 (1995) 3-17; Righetti, P. G. et al., Elektrophoresis 1995, 16, 1815-1829; Manabe, T., Electrophoresis, 21 , 1 116-1 122 gegeben. Ein alternatives Verfahren stellt die Auftrennung anhand eines pH-Gradienten dar (siehe z. B. Molloy, M. P. Analytical Biochemistry 280, 1-10 (2000); Righetti, P.G. et al., J. Chromatogr. B 699 (1997) 77-89), der zwischen den beiden Elektroden aufgebaut werden kann, um Moleküle aufgrund ihres isoelektrischen Punktes voneinander zu trennen. Amphotere Analyten tragen solange eine Netto-An overview of the existing processes and the separation media used for this is given, for. B. in Righetti, PG et al., J. Chromatogr. B 699 (1996) 63-75; Righetti, PG et al., J. Chromatogr. A 698 (1995) 3-17; Righetti, PG et al., Elektrophoresis 1995, 16, 1815-1829; Manabe, T., Electrophoresis, 21, 1 116-1 122. An alternative method is the separation using a pH gradient (see, for example, Molloy, MP Analytical Biochemistry 280, 1-10 (2000); Righetti, PG et al., J. Chromatogr. B 699 (1997) 77- 89), which can be set up between the two electrodes to separate molecules based on their isoelectric point. Amphoteric analytes carry a net
Oberflächenladung in einem pH-Gradienten bis der Analyt in eine Region des Gels gewandert ist in der der pH-Wert dem isoelektrischen Punkt des Analyten entspricht. Damit kommt die Wanderung des Analyten im elektrischen Feld am isoelektrischen Punkt zum erliegen, der Analyt wird in dieser Region fokussiert. Typischerweise werden für die isoelektrische Fokussierung antikonvektive Medien mit einer hohen durchschnittlichen Porengröße verwendet, die die Wanderung des Analyten möglichst wenig behindern. Zur isoelektrischen Trennung von Biomolekülen werden bevorzugt ebenfalls Agarosegele oder Polyacrylamidgele unter Niedrigsalzbedingungen eingesetzt.Surface charge in a pH gradient until the analyte has migrated to a region of the gel in which the pH corresponds to the isoelectric point of the analyte. The migration of the analyte in the electric field at the isoelectric point comes to a standstill, the analyte is focused in this region. Typically, anticonvective media with a high average pore size are used for isoelectric focusing, which hinder the migration of the analyte as little as possible. Agarose gels or polyacrylamide gels under low salt conditions are also preferably used for the isoelectric separation of biomolecules.
Die Proteinbestandteile einer elektrophoretisch zu trennenden Probe lassen sich in gut trennbare wasserlösliche Proteine und in fettlösliche Proteine einteilen. So besitzen insbesondere die Zellmembranen durchspannenden Proteine ausgedehnte hydrophobe Bereiche innerhalb der Transmembrandomänen und hydrophile intrazelluläre und extrazelluläre Kopfdomänen. Solche Membranproteine sind in wässrigen Phasen nur sehr schlecht löslich und entziehen sich somit einer elektrophoretischen Trennung mit herkömmlichen Mitteln. Um Membranproteine in geeigneter weise für die Elektrophorese zu solubilisieren werden in der Regel Detergenzien verwendet (Rabilloud, T., Electrophoresis 1996, 17, 813-829; Herbert, B. Electrophoresis 1999, 20, 660-663, Molloy, M. P. Analytical Biochemistry 280, 1-The protein components of an electrophoretically separated sample can be divided into easily separable water-soluble proteins and fat-soluble proteins. Proteins spanning the cell membranes in particular have extensive hydrophobic areas within the transmembrane domains and hydrophilic intracellular and extracellular head domains. Such membrane proteins are only very poorly soluble in aqueous phases and thus elude electrophoretic separation using conventional means. In order to solubilize membrane proteins in a suitable manner for electrophoresis, detergents are generally used (Rabilloud, T., Electrophoresis 1996, 17, 813-829; Herbert, B. Electrophoresis 1999, 20, 660-663, Molloy, MP Analytical Biochemistry 280 , 1-
10 (2000)). Insbesondere für die isoelektrische Fokussierung müssen entweder ungeladene oder zwitterionische Detergenzien benutzt werden, die nur eine beschränkte Kapazität zur Lösung von lipophilen Proteinen besitzen. Somit stehen zwar für die elektrophoretische Trennung wasserlöslicher Proteine sehr effiziente Verfahren zur Verfügung, während die Trennung von Proteinmischungen, die lipophile Proteine enthalten nach wie vor mit Problemen behaftet ist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher ein Verfahren bereitzustellen, dass die Trennung von chemischen und biologischen Proben, insbesondere unter Einbeziehung der hydrophoben Probenbestandteile, ermöglicht.10 (2000)). For isoelectric focusing in particular, either uncharged or zwitterionic detergents, which have only a limited capacity to dissolve lipophilic proteins, must be used. Thus, very efficient methods are available for the electrophoretic separation of water-soluble proteins, while the separation of protein mixtures which contain lipophilic proteins still has problems. The object of the present invention was therefore to provide a method which enables the separation of chemical and biological samples, in particular with the inclusion of the hydrophobic sample components.
Die Aufgabe konnte überraschender weise durch die Verwendung einesThe task could surprisingly be done by using a
Trennmediums, umfassend eine Mischung aus einer polaren Flüssigkeit und einer flüssig-kristallinen Phase aus mindestens einer amphiphilen Substanz, gelöst werden, wobei die flüssig-kristalline Phase als Seperationsmatrix dient.Separating medium, comprising a mixture of a polar liquid and a liquid-crystalline phase of at least one amphiphilic substance, can be dissolved, the liquid-crystalline phase serving as a separation matrix.
Die amphiphilen Substanzen bilden dabei in polaren Flüssigkeiten ein dreidimensionales doppelmembranähnliches flüssig-kristallines Netzwerk, das mit Kanälen der flüssigen Phase durchzogen ist.The amphiphilic substances in polar liquids form a three-dimensional, double-membrane-like liquid-crystalline network that is traversed by channels of the liquid phase.
Die elektrophoretische Trennung erfolgt nach Auftragung der gelösten Probe auf dieses Trennmedium unter anlegen eines elektrischen Feldes. Im Falle einer isoelektrischen Fokussierung kann die Probe auch mit dem Trennmedium oder mit den amphiphilen Substanzen gemischt vorliegen.The electrophoretic separation is carried out after application of the dissolved sample to this separation medium by applying an electrical field. In the case of isoelectric focusing, the sample can also be mixed with the separation medium or with the amphiphilic substances.
Durch die amphiphile flüssig-kristalline Seperationsmatrix können lipophile Stoffe, wie z. B. lipophile Peptide, Proteine oder Glycoproteine überraschend unter anlegen eines elektrischen Feldes direkt wandern, ohne in die polare Flüssigkeit zu diffundieren. Die flüssig-kristallinen Phasen aus amphiphilen Substanzen sind zusätzlich in der Lage hydrophobe Peptide und Proteine ohne die Verwendung von Detergenzien zu solubilisieren und somit in einen elektrophoretisch auftrennbaren Zustand zu bringen. Darüber hinaus bilden solche Phasen in polaren Flüssigkeiten eine poröse Seperationsmatrix, die eine Trennung von in polaren Lösemitteln löslicher Stoffe zusätzlich gewährleistet, so dass auch eine Mischung aus hydrophoben und hydrophilen Peptiden und Proteinen effizient getrennt werden kann. Die Trennung mit den erfindungsgemäßen Verfahren ist folglich insbesondere für Mischungen geeignet, die neben Peptiden und Proteinen auch Glycolipide, ionische Lipide, Kohlenhydrate, Zucker, Aminosäuren, Nukleinsäuren oder Sekundärmetaboliten enthalten. Weiterhin verhindert die Seperationsmatrix Konvektionsströme und die damit verbundene ungewünschte Durchmischung des Trennmediums. Überraschender weise zeigte sich die Seperationsmatrix unter den Elektrophoresebedingungen stabil.Due to the amphiphilic liquid-crystalline separation matrix lipophilic substances, such as. B. lipophilic peptides, proteins or glycoproteins surprisingly migrate directly by applying an electric field without diffusing into the polar liquid. The liquid-crystalline phases of amphiphilic substances are also able to solubilize hydrophobic peptides and proteins without the use of detergents and thus bring them into an electrophoretically separable state. In addition, such phases in polar liquids form a porous separation matrix, which additionally ensures separation of substances soluble in polar solvents, so that a mixture of hydrophobic and hydrophilic peptides and proteins can also be separated efficiently. The separation using the methods according to the invention is consequently particularly suitable for mixtures which, in addition to peptides and proteins, also contain glycolipids, ionic lipids, carbohydrates, sugars, amino acids, nucleic acids or secondary metabolites. Furthermore, the separation matrix prevents convection currents and the associated undesired mixing of the Separation medium. Surprisingly, the separation matrix was stable under the electrophoresis conditions.
Zur Erzeugung der Seperationsmatrix können alle ungeladenen amphiphilen Substanzen mit einer hydrophoben Moleküleinheit (Schwanz) und einer hydrophilenTo generate the separation matrix, all uncharged amphiphilic substances with a hydrophobic molecular unit (tail) and a hydrophilic one
Moleküleinheit (Kopf) verwendet werden, die in der Lage sind in polaren Flüssigkeiten eine flüssigkristalline Phase auszubilden. Dazu gehören vor allem Alkohol-Fettsäureester, insbesondere aus kurzkettigen C2-C4-Alkoholen mit bis zu 4 Hydroxygruppen und C8-C3o-Fettsäuren, wobei ein Teil der Hydroxygruppen in freier Form vorliegen kann, oder mit anderen chemischen Gruppen, wie z. B.Molecular unit (head) are used, which are able to form a liquid-crystalline phase in polar liquids. These include above all alcohol fatty acid esters, in particular from short-chain C 2 -C 4 alcohols with up to 4 hydroxyl groups and C 8 -C 3 o-fatty acids, some of the hydroxyl groups being able to be in free form, or with other chemical groups, such as B.
Phosphorsäurederivaten, Aminoalkoholen oder Sacchariden unter Bildung von Phosphatiden, Glykolipiden oder Aminolipiden vorliegen kann.Phosphoric acid derivatives, amino alcohols or saccharides with the formation of phosphatides, glycolipids or aminolipids can be present.
Bevorzugt enthalten die verwendeten amphiphilen Ester als Acylgruppen ein- bis fünffach ungesättigte Cι2-C24-Fettsäuren oder gesättigte C8-C20-Fettsäuren, besonders bevorzugt enthalten die Ester einfach ungesättigte eis- d4-C22- Acylgruppen, wie z. B. 1-monooleoyl-rac-glycerol, 1-monomyristoyl-rac-glycerol oder 1 -monopalmitoyl-rac-glycerol.Preferably, the amphiphilic esters used contain as acyl groups mono- to pentasaturated C 2 -C 24 fatty acids or saturated C 8 -C 20 fatty acids, particularly preferably the esters contain monounsaturated ice 4 -C 22 acyl groups, such as. B. 1-monooleoyl-rac-glycerol, 1-monomyristoyl-rac-glycerol or 1-monopalmitoyl-rac-glycerol.
Besonders geeignete amphiphile Substanzen sind Mono- oder Diacylglyceride,Particularly suitable amphiphilic substances are mono- or diacylglycerides,
Acylglycerinphosphatide, Glycoacylglyceride, Aminoacylglyceride oder eine Mischung enthaltend solche Substanzen.Acylglycerol phosphatide, glycoacylglyceride, aminoacylglyceride or a mixture containing such substances.
Die Herstellung und die Eigenschaften flüssig-kristalliner Phasen, ausgehend von den beschriebenen amphiphilen Substanzen wird z. B. in WO 84/02076, WOThe preparation and the properties of liquid-crystalline phases, starting from the amphiphilic substances described, is described, for. B. in WO 84/02076, WO
98/10281 beschrieben. Eine ausführliche Beschreibung flüssig-kristalliner kubischer Phasen findet sich darüber hinaus auch in Landau, E.M. et al., Proc. Natl. Acad. Sei. Vol. 93, pp. 14532-14535 Dez. (1996); Nollert, P. et al., FEBS Letters 457 (1999) 205-208; Caffrey M., Current Op. Structural Biol. 10, 486-497 (2000); Hong, Q. et al., Biomaterials 21 , 223-234 (2000), die diese Phasen allerdings ausschließlich zur98/10281. A detailed description of liquid-crystalline cubic phases can also be found in Landau, E.M. et al., Proc. Natl. Acad. Be. Vol. 93, pp. 14532-14535 Dec. (1996); Nollert, P. et al., FEBS Letters 457 (1999) 205-208; Caffrey M., Current Op. Structural Biol. 10: 486-497 (2000); Hong, Q. et al., Biomaterials 21, 223-234 (2000), however, these phases exclusively for
Proteinkristallaisation einsetzen. Für den Zweck der elektrophoretischen Trennung von chemischen und biologischen Proben können unterschiedliche flüssig-kristalline Phasen verwendet werden. Bevorzugt sind allerdings kubische Phasen, die ein einziges zusammenhängendes Netzwerk, durchzogen von miteinander verbundenen Kanälen, mit der polaren Flüssigkeit bilden. In solchen Phasen können z. B. die hydrophoben Peptide undUse protein crystallization. Different liquid-crystalline phases can be used for the purpose of electrophoretic separation of chemical and biological samples. However, preference is given to cubic phases which form a single coherent network with the polar liquid, through which channels are connected to one another. In such phases, e.g. B. the hydrophobic peptides and
Proteine in der doppelmembranähnlichen Seperationsmatrix wandern ohne die flüssigen Kanäle passieren zu müssen. Aber auch flüssig-kristalline Phasen mit einer lamellaren, hexagonale oder invertiert hexagonalen Struktur sind für die elektrophoretische Trennung bevorzugt geeignet. Vorteilhaft ist es hierbei, wenn die membranartigen Lamellen in Längsrichtung zum elektrischen Feld ausgerichtet sind, um eine möglichst störungsfreie Wanderung innerhalb der Seperationsmatrix zu gewährleisten.Proteins migrate in the double membrane-like separation matrix without having to pass through the liquid channels. However, liquid-crystalline phases with a lamellar, hexagonal or inverted hexagonal structure are also preferably suitable for electrophoretic separation. It is advantageous here if the membrane-like lamellae are aligned in the longitudinal direction of the electrical field in order to ensure a migration within the separation matrix that is as trouble-free as possible.
Kubische Phasen sind darüber hinaus aus den folgenden Gründen besonders geeignet für die elektrophoretische Trennung von Peptiden und Proteinen:Cubic phases are also particularly suitable for the electrophoretic separation of peptides and proteins for the following reasons:
Die Dicke der membranartigen kubischen Phase ist nahezu homogen, andere Phasen, wie lamellare bzw. hexagonale oder invertiert hexagonale Phasen haben unterschiedlich dicke hydrophobe Membranbereiche. Die flüssigkristalline kubische Phase ist eine isotrope Phase. Physikalische und chemische Eigenschaften dieser Phase sind in allen drei Dimensionen identisch, so dass eine Ausrichtung der Phase relativ zum angelegten elektrischen Feld nicht notwendig ist. Bei anisotropen Phasen ist es vorteilhaft die Membranebenen parallel zum Elektrischen Feld auszurichten, um eine Mobilität der Proteine in der Membranebene zu ermöglichen. - Die flüssigkristalline kubische Phase ist in Gegenwart eines Überschusses anThe thickness of the membrane-like cubic phase is almost homogeneous, other phases, such as lamellar or hexagonal or inverted hexagonal phases, have hydrophobic membrane areas of different thickness. The liquid crystalline cubic phase is an isotropic phase. The physical and chemical properties of this phase are identical in all three dimensions, so that an alignment of the phase relative to the applied electric field is not necessary. In the case of anisotropic phases, it is advantageous to align the membrane planes parallel to the electrical field in order to enable mobility of the proteins in the membrane plane. - The liquid crystalline cubic phase is on in the presence of an excess
Wasser stabil. Bei der Elektrophorese können verschiedene Puffer eingesetzt werden, um die Stromleitung zwischen den Elektroden und den Enden der Matrix zu ermöglichen. Es ist daher nicht wünschenswert, dass die Matrix in einem Überschuss an Puffer langsam zerfällt.Water stable. Various buffers can be used in electrophoresis to allow current conduction between the electrodes and the ends of the matrix. It is therefore not desirable for the matrix to slowly disintegrate in excess buffer.
Gemäß dem Phasendiagramm Mono-Olein-Wasser werden kubische Phasen über einen weiten Bereich von ca. 10 bis max 50% Wassergehalt bei Temperaturen von 5 bis ca. 95 Grad Celsius bei Atmosphärendruck gebildet. Bevorzugt ist eine Zusammensetzung wässrige Phase : MO von 25 : 75 bis 40 : 60 (v/v) bei einer Temperatur von 20 bis 40 Grad Celsius.According to the phase diagram mono-oleic water, cubic phases are formed over a wide range from approx. 10 to max. 50% water content at temperatures from 5 to approx. 95 degrees Celsius at atmospheric pressure. One is preferred Composition aqueous phase: MO from 25: 75 to 40: 60 (v / v) at a temperature of 20 to 40 degrees Celsius.
Verschiedene Hilfsstoff können mit einer Konzentration von 0,1 % bis 15 % (w/w), bevorzugt zwischen 1 % bis 5 % (w/w), zu den flüssigkristallinen Phasen beigemischt werden. Hier sind vor allem Lipide und Detergenzien zu berücksichtigen, da Zumischungen dieser Substanzen evtl. bei der Solubilisierung von schwierigen Membranproteinen wichtig sein können. Auch gibt es eine Reihe von Membranproteinen, die ein bestimmtes Lipid spezifisch gebunden haben, z. B. als biologischer Kofaktor.Various auxiliaries can be added to the liquid-crystalline phases at a concentration of 0.1% to 15% (w / w), preferably between 1% to 5% (w / w). Lipids and detergents in particular must be taken into account here, as admixtures of these substances may be important when solubilizing difficult membrane proteins. There are also a number of membrane proteins that have specifically bound a particular lipid, e.g. B. as a biological cofactor.
Der amphiphilen Phase können z. B. synthetische oder natürlich vorkommende Lipide, wie Phosphatidylcholin, Phosphatidylethanolamin, geladene oder ungeladene Phospholipide, Sphingolipide oder Glycolipide, fettlösliche biologische Kofaktoren, Chlorophyllen, Retinol, Steroide, Carotinoide, Chinone oder C8-C30-Fettsäuren,The amphiphilic phase can e.g. B. synthetic or naturally occurring lipids, such as phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, charged or uncharged phospholipids, sphingolipids or glycolipids, fat-soluble biological cofactors, chlorophylls, retinol, steroids, carotenoids, quinones or C 8 -C 30 fatty acids,
-Alkane, -Alkene, -Alkine oder -Alkohole zugesetzt werden. Lipide oder Detergenzien mit ionischen oder zwitterionischen Kopfgruppen stellen bevorzugt zugesetzte Hilfsstoffe dar.-Alkanes, -alkenes, -alkynes or -alcohols can be added. Lipids or detergents with ionic or zwitterionic head groups are preferably added auxiliaries.
Als Hilfsstoffe können der polaren Flüssigkeit weitere kleine polare amphiphileSmall polar amphiphiles can be added to the polar liquid as auxiliary substances
Substanzen, polare Glycole, Zuckermonomere oder -multimere, Aminosäuren oder zwitterionische Substanzen zugesetzt werden. Je nach elektrophoretischer Methode kommen z. B. als Hilfsstoffe Glycerol, Ethylenglycol, Propylenglycol, Polyethylenglycol, Glycin, Harnstoff oder Guanidin in Frage.Substances, polar glycols, sugar monomers or multimers, amino acids or zwitterionic substances are added. Depending on the electrophoretic method z. B. as auxiliaries glycerol, ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol, glycine, urea or guanidine in question.
Der polaren Flüssigkeit können darüber hinaus Carrier-Ampholyte zugesetzt werden, mit deren Hilfe im Trennmedium ein pH-Gradient aufgebaut werden kann. Als Carrier-Ampholyt eignet sich z. B. Ampholine ® in einem Konzentrationsbereich von 0.1 bis 40 Vol-% , bevorzugt 2 bis 8 Vol-%. Die Elektrophorese in einem pH- Gradienten ermöglicht die Trennung von Proteinen anhand ihres isoelektrischenCarrier ampholytes can also be added to the polar liquid, with the aid of which a pH gradient can be built up in the separation medium. As a carrier ampholyte z. B. Ampholine ® in a concentration range of 0.1 to 40% by volume, preferably 2 to 8% by volume. Electrophoresis in a pH gradient enables the separation of proteins based on their isoelectric
Punktes mittels isoelektrische Fokussierung. In der Regel wird das Trennmedium gepuffert, bevorzugt werden Tris-Puffer verwendet. Bei der isoelektrischen Fokussierung wird als Anolyt eine Säure, bevorzugt verdünnte Phosphorsäure verwendet. Die elektrophoretischen Trennungen werden bevorzugt in einer Kapillare, bei einer Spannung von unter 8000V, bevorzugt bei einer Spannung zwischen 100V und 600V, durchgeführt. DiePoint by means of isoelectric focusing. As a rule, the separation medium is buffered; Tris buffers are preferably used. In isoelectric focusing, an acid, preferably dilute phosphoric acid, is used as the anolyte. The electrophoretic separations are preferably carried out in a capillary at a voltage below 8000V, preferably at a voltage between 100V and 600V. The
Laufzeiten betragen in der Regel zwischen 0,5 h bis 10 h. Bevorzugt sind allerdings Spannungen und Laufzeiten die einen Vh-Wert von unter 4000 ergeben, um einer etwaige Veränderung des Trennmediums vorzubeugen.Runtimes are usually between 0.5 h to 10 h. However, voltages and running times are preferred which result in a Vh value of less than 4000 in order to prevent any change in the separation medium.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der leichtenAnother advantage of the method according to the invention lies in the ease
Probenvorbereitung. So kann auf den Zusatz von Detergenzien zur Solubilisierung von lipophilen Peptiden und Proteinen verzichtet werden. Demgegenüber können z. B. eine abzentrifugierte Vesikelfraktion oder Membranfraktion direkt mit der, die flüssig-kristalline Phase bildenden amphiphilen Substanzen, gemischt werden. Die in den Membranen enthaltenen Peptide und Proteine lösen sich problemlos in der amphiphilen Substanz, die Lösung kann direkt zur Trennung auf ein fertiges, eine amphiphile flüssig-kristalline Phase enthaltendes, Trennmedium aufgetragen werden oder alternativ zur Herstellung des Trennmediums durch Mischung mit einer polaren Flüssigkeit verwendet werden. Letzteres eignet sich z. B. zur Vorbereitung des Trennmediums für die isoelektrische Fokussierung.Sample preparation. The addition of detergents for the solubilization of lipophilic peptides and proteins can thus be dispensed with. In contrast, z. B. a centrifuged vesicle fraction or membrane fraction can be mixed directly with the amphiphilic substances forming the liquid-crystalline phase. The peptides and proteins contained in the membranes dissolve easily in the amphiphilic substance, the solution can be applied directly to a finished separation medium containing an amphiphilic liquid-crystalline phase or alternatively used to prepare the separation medium by mixing with a polar liquid become. The latter is suitable for. B. to prepare the separation medium for isoelectric focusing.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich ionische bzw. im elektrischen Feld ionisierbare Analyten trennen. Aber auch nicht ionische Substanzen können mit ionischen Gruppen modifiziert und damit einem elektrophoretischen Verfahren zugänglich gemacht werden. Die beschriebenen Verfahren sind insbesondere zurThe method according to the invention can be used to separate ionic analytes or analytes which can be ionized in the electrical field. But also non-ionic substances can be modified with ionic groups and thus made accessible to an electrophoretic process. The methods described are particularly for
Trennung von ionische Lipide, hydrophobe Sekundärmetabolite, Glycolipide, Glycoproteine, Peptide und Proteine enthaltenden Proben geeignet. Aber auch die gleichzeitige Trennung von Zuckern, Kohlenhydraten, Nukleinsäuren, Aminosäuren etc. in der polaren flüssigen Phase des gleichen Trennmediums ist möglich. Aus diesem Grunde eignet sich das beschriebene Verfahren auch zur Untersuchung vonSeparation of samples containing ionic lipids, hydrophobic secondary metabolites, glycolipids, glycoproteins, peptides and proteins is suitable. But the simultaneous separation of sugars, carbohydrates, nucleic acids, amino acids etc. in the polar liquid phase of the same separation medium is also possible. For this reason, the described method is also suitable for the investigation of
Gesamtextrakten, wie sie in der Proteomanalyse untersucht werden. Dabei erscheint eine Kombination mit einer zweiten Trennmethode in einem 2D-Verfahren vorteilhaft, wobei eine Trennung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt als erster Trennungsschritt vorgenommen wird.Total extracts as they are examined in proteome analysis. A combination with a second separation method in a 2D process seems advantageous, wherein a separation according to the method according to the invention is preferably carried out as the first separation step.
Analyten sowie Hilfstoffe werden der polaren Flüssigkeit bzw. der amphiphilen Substanz bevorzugt in einer Konzentration zugesetzt, die die Ausbildung einer kubisch flüssig-kristallinen amphiphilen Phase nicht entgegenstehen.Analytes and auxiliary substances are preferably added to the polar liquid or the amphiphilic substance in a concentration which does not prevent the formation of a cubic liquid-crystalline amphiphilic phase.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung von flüssig-kristallinen amphiphilen Phasen zur elektropheretischen Trennung gemäß dem beschriebenen Verfahren liegt in der Einstellbarkeit der Fluidität der Phase durch deren Zusammensetzung. So kann z. B. die vermehrte Verwendung von Glyciden oder Phosphatiden mit gesättigten Acylgruppen die Fluidität der flüssig-kristallinen Phase gesenkt werden. Ungesättigte Acylgruppen insbesondere in cis-Konfiguration erhöhen die Fluidität. Somit kann die Wanderungsgeschwindigkeit der zu trennenden Probenbestandteile, neben der Temperatur oder der angelegten Spannung, auch über die Zusammensetzung der kubisch-kristallinen Phase eingestellt werden.Another advantage of the use of liquid-crystalline amphiphilic phases for the electropheretic separation according to the described method lies in the adjustability of the fluidity of the phase through its composition. So z. B. the increased use of glycides or phosphatides with saturated acyl groups, the fluidity of the liquid-crystalline phase can be reduced. Unsaturated acyl groups, especially in the cis configuration, increase fluidity. In this way, the migration rate of the sample components to be separated, in addition to the temperature or the applied voltage, can also be set via the composition of the cubic-crystalline phase.
Kurze Beschreibung der Figuren:Brief description of the figures:
Fig. 1 zeigt die Elektrophorese von polaren Molekülen in einem Trennmedium aus einer kubisch flüssigkristallinen Phase aus Seperationsmatrix und einer wässrigenFig. 1 shows the electrophoresis of polar molecules in a separation medium from a cubic liquid-crystalline phase of separation matrix and an aqueous
Phase.Phase.
Fig. 2 zeigt die Trennung zweier Farbstoffe Bromphenolblau und Orange G mit einem Tris-Glycin-SDS-Puffersystem. Fig. 3 zeigen die Etablierung eines pH-Gradienten im Trennmedium anhand vonFig. 2 shows the separation of two dyes bromophenol blue and orange G with a tris-glycine-SDS buffer system. 3 show the establishment of a pH gradient in the separation medium using
Bromphenolblau als Indikator, Fig. 3a zeigt einen einheitlichen pH-Wert imBromophenol blue as an indicator, Fig. 3a shows a uniform pH in
Trennmedium bei leicht basischem pH, Fig. 3b zeigt einen durch Carrier-Ampholyte aufgebauten pH-Gradienten von leicht basischem pH bis zu einem pH-Wert von deutlich unter 3,0. Fig. 4 zeigt die Auftrennung einer heterogenen Mischung eines fluoreszenzmarkierten Proteins durch isoelektrische Fokussierung unter Variation der Trennbedingungen. Fig. 5 zeigt die elektrophoretische Wanderung eines fluoreszenzmarkierten Phosphatidyl-Ethanolamins unter Variation der Elektrophoresebedingungen. Fig. 6 zeigt die elektrophoretische Trennung eines Fluorescein-isothiocyanat (FITC)- markierten Peptids an einer LCP-Seperationsmatrix bei unterschiedlichen Laufzeiten.Separation medium at a slightly basic pH, FIG. 3b shows a pH gradient built up by carrier ampholytes from a slightly basic pH to a pH of significantly below 3.0. 4 shows the separation of a heterogeneous mixture of a fluorescence-labeled protein by isoelectric focusing with variation of the separation conditions. 5 shows the electrophoretic migration of a fluorescence-labeled phosphatidyl ethanolamine under variation of the electrophoresis conditions. 6 shows the electrophoretic separation of a fluorescein isothiocyanate (FITC) -labeled peptide on an LCP separation matrix with different transit times.
Fig. 7 zeigt die elektrophoretische Mobilität eines FITC-markierten Peptids anhand der in Fig. 6 gezeigten Versuchsergebnisse in graphischer Darstellung.FIG. 7 shows the electrophoretic mobility of a FITC-labeled peptide on the basis of the test results shown in FIG. 6 in a graphical representation.
Zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im folgenden einige Ausführungsbeispiele gegeben.To illustrate the method according to the invention, a few exemplary embodiments are given below.
Allgemeines:General:
Die flüssig-kristalline kubische Phase (LCP) wird hergestellt durch Mischen einer wäßrigen Phase mit geschmolzenem Mono-olein (MO, 1 -Monooleoyl-rac-glycerol) im Volumenverhältnis von 30:70.The liquid-crystalline cubic phase (LCP) is produced by mixing an aqueous phase with molten mono-olein (MO, 1 -monooleoyl-rac-glycerol) in a volume ratio of 30:70.
100-150 μg festes MO wird in ein Eppendorfgefäß eingewogen und mit N2 überschichtet. Das eingewogene MO wird im Ofen bei ca. 60 Grad C, 5 min geschmolzen. Das geschmolzene MO wird anschließend im Ultraschallbad ca. 5 min entgast. 70 μl flüssiges MO werden dann luftblasenfrei in eine vorgewärmte100-150 μg solid MO is weighed into an Eppendorf tube and covered with N 2 . The weighed-in MO is melted in the oven at approx. 60 degrees C for 5 minutes. The molten MO is then degassed in the ultrasonic bath for about 5 minutes. 70 μl of liquid MO are then bubble-free into a preheated one
Hamilton-Spritze aufgesaugt.Hamilton syringe sucked up.
Für die isoelektrische Fokussierung wird eine wässrige Phase mit der folgendenFor isoelectric focusing, an aqueous phase with the following is used
Zusammensetzung verwendet: 10 μl des Carrier-Ampholyten Ampholine ® (Amersham-Pharmacia)Composition used: 10 μl of the carrier ampholyte Ampholine ® (Amersham-Pharmacia)
(Endkonzentration bis ca. 8% in der wässrigen Phase) und H20 qsp 50 μl.(Final concentration up to approx. 8% in the aqueous phase) and H 2 0 qsp 50 μl.
Die wässrige Phase wird gemischt und per Ultraschall entgast, anschließend werdenThe aqueous phase is mixed and degassed by ultrasound, then
30 μl der wässrigen Phase in eine zweite Hamilton-Spritze gefüllt.30 μl of the aqueous phase are filled into a second Hamilton syringe.
Die Spritzen der beiden Spritzen werden Kopf-an-Kopf gekoppelt, und die beiden Phasen durch ca. 100-200 maliges Durchdrücken von einer Spritze in die andere gemischt. Die LCP entsteht spontan bei homogener Durchmischung der wässrigen Phase mit dem geschnolzenen MO und ist dadurch erkennbar, dass die Phase komplett klar und durchsichtig erscheint.The syringes of the two syringes are coupled head-to-head, and the two phases are mixed from one syringe to the other by pressing about 100-200 times. The LCP is formed spontaneously when the aqueous phase is mixed homogeneously with the melted MO and is recognizable by the fact that the phase appears completely clear and transparent.
Als Probe werden z. B. aufgereinigtes Protein, ein Proteingemisch, eine Vesikel-As a sample z. B. purified protein, a protein mixture, a vesicle
Präparation oder Farbstoffe verwendet.Preparation or dyes used.
Die Trennung erfolgt in den folgenden Ausführungsbeispielen bei einer Temperatur von 30 Grad Celsius.The separation takes place in the following exemplary embodiments at a temperature of 30 degrees Celsius.
Allgemeine Elektrophorese-Bedingungen, sofern in den expliziten Ausführungsbeispielen nicht anderweitig angegeben sind: - Kathodenpuffer: 0.1 M TRIS-SO pH 9.3 - Anodenpuffer: 0.08 M H3PO - Feldstärken (Sl ist V/m, hier V/Säulenlänge) und Elektrophoresedauer:General electrophoresis conditions, unless otherwise stated in the explicit exemplary embodiments: - Cathode buffer: 0.1 M TRIS-SO pH 9.3 - Anode buffer: 0.08 MH 3 PO - Field strengths (Sl is V / m, here V / column length) and electrophoresis duration:
1 h bei ca. 100V /60 mm1 h at approx. 100V / 60 mm
1 h bei ca. 240 V / 60 mm1 h at approx. 240 V / 60 mm
4 - 24 h bei 600 V / 60 mm4 - 24 h at 600 V / 60 mm
BeispieM:BeispieM:
Elektrophorese von polaren Molekülen in einer flüssigkristallinen kubische PhaseElectrophoresis of polar molecules in a liquid crystalline cubic phase
(LCP):(LCP):
35 μl einer LCP werden mit 100 mM Tris-HCI pH 7.4; Tris :Mono-olein 30:70 (v/v) vermischt, so dass sich eine LCP ausbildet. Als Elektrophoresepuffer an Anode und Kathode wird ein 100 mM Tris HCI pH 7.4 Puffer verwendet. Als Analyt wird ein anionischer Farbstoff Orange G (1 mg/ml) eingesetzt. 5 μl des Analyten wurden an der Kathode auf der Oberfläche der LCP auf der Gewinde-Seite der Spritze deponiert und für ca. 15 min einer Spannung von 300 V ausgesetzt. Orange G ist in die klare LCP hineingewandert. Eine scharfe Wanderungsfront ist erkennbar (siehe dazu Fig. 1). Elektrophorese von geladenen Molekülen in LCP ist demnach möglich. Beispiel 2:35 μl of an LCP are mixed with 100 mM Tris-HCl pH 7.4; Tris: Mono-olein 30:70 (v / v) mixed so that an LCP is formed. A 100 mM Tris HCl pH 7.4 buffer is used as the electrophoresis buffer on the anode and cathode. An anionic dye Orange G (1 mg / ml) is used as analyte. 5 μl of the analyte were deposited on the cathode on the surface of the LCP on the threaded side of the syringe and exposed to a voltage of 300 V for about 15 min. Orange G has migrated into the clear LCP. A sharp migration front can be seen (see Fig. 1). Electrophoresis of charged molecules in LCP is therefore possible. Example 2:
Trennung zweier Farbstoffe mit einem Tris-Glycin-SDS-Puffersystem.Separation of two dyes with a Tris-Glycine-SDS buffer system.
In 100 μl einer LCP bestehend aus Elektrophoresepuffer : Mono-Olein in einemIn 100 μl of an LCP consisting of electrophoresis buffer: mono-olein in one
Verhältnis von 30:70 (v/v), wobei der Elektrophoresepuffer aus 25 mM Tris, 192 mM Glycin und 0.1 % (w/v) Sodium-Dodecyl-Sulfat (SDS) besteht, werden 5 μl einesRatio of 30:70 (v / v), the electrophoresis buffer consisting of 25 mM Tris, 192 mM glycine and 0.1% (w / v) sodium dodecyl sulfate (SDS), 5 μl of one
Analyten aus einer Mischung aus Bromphenolblau und Orange G, beides anionischeAnalytes from a mixture of bromophenol blue and orange G, both anionic
Farbstoffe, in der Konzentration von ca. 1 mg/ml auf der Oberfläche der LCP an derDyes, in the concentration of approx. 1 mg / ml on the surface of the LCP at the
Kathode deponiert. Die Elektrophorese wird 1 h bei 100V, 1 h bei 240 V und 6 h beiCathode deposited. The electrophoresis is at 1 h at 100 V, 1 h at 240 V and 6 h at
600V durchgeführt. Die elektrophoretische Mobilität der beiden Farbstoffe ist unterschiedlich, was zu deren Trennung in der LCP führt (Fig. 2).600V performed. The electrophoretic mobility of the two dyes is different, which leads to their separation in the LCP (FIG. 2).
Längere Elektrophorese kann zu einer Veränderung der Matrix führen (milchig-weißeLonger electrophoresis can lead to a change in the matrix (milky white
Bereiche in der Matrix am rechten Ende nahe der Anode).Areas in the matrix at the right end near the anode).
Beispiel 3:Example 3:
Etablierung eines pH-Gradienten.Establishment of a pH gradient.
Dazu wird die LCP bestehend aus einer wässrigen Phase und Mono-Olein imFor this purpose, the LCP consists of an aqueous phase and mono-olein in
Verhältnis von 30:70 (v/v) verwendet. Die wässrige Phase ist zusammengesetzt aus 5% Ampholine ® 3.5-9.5 (Amersham-Pharmacia) in Wasser mit Bromophenolblau als pH-Indikator. Als Anolyt wird eine 0.08M H3PO4-Lösung, als Katholyten eine 0.1 M Tris-SO4 pH 9.3-Lösung verwendet. Die Elektrophorese wird 1 h bei 100V, 1 h bei 240 V, 4*1 h bei 600V durchgeführt. Ein pH-Gradient, erkennbar an unterschiedlicher Farbe des pH-Indikators, konnte etabliert werden.Ratio of 30:70 (v / v) used. The aqueous phase is composed of 5% Ampholine ® 3.5-9.5 (Amersham-Pharmacia) in water with bromophenol blue as a pH indicator. A 0.08M H3PO4 solution is used as the anolyte, and a 0.1 M Tris-SO4 pH 9.3 solution is used as the catholyte. The electrophoresis is carried out for 1 h at 100V, 1 h at 240 V, 4 * 1 h at 600V. A pH gradient, recognizable by the different color of the pH indicator, could be established.
Der pH-Gradient wird durch Carrier-Ampholyte etabliert. Die LCP ist mit Bromphenolblau eingefärbt. Im basischen ist Bromphenolblau blau gefärbt, der pH Umschlagsbereich liegt bei pH 4.6 - 3.0 über grün zu gelb ab pH 3.0. Fig. 3a zeigt die homogen gemischte LCP vor der Elektrophorese. Fig. 3b zeigt den aufgebauten pH-Gradienten nach der Elektrophorese.The pH gradient is established by carrier ampholytes. The LCP is colored with bromophenol blue. In the basic bromophenol blue is colored blue, the pH change range is from pH 4.6 - 3.0 over green to yellow from pH 3.0. 3a shows the homogeneously mixed LCP before electrophoresis. 3b shows the built-up pH gradient after electrophoresis.
Beispiel 4:Example 4:
Auftrennung einer heterogenen Mischung von fluoreszenzmarkiertem Protein. Mit einem Cy3 Fluoreszenzfarbstoff-markierten heterogen gelabelten Lysozym konnte in der LCP per Fluoreszenz-Scan nachgewiesen und in verschiedenen Banden fokussiert werden. Die Elektrophorese-Bedingungen wurden wie in Beispiel 3 gewählt.Separation of a heterogeneous mixture of fluorescence-labeled protein. Using a Cy3 fluorescent dye-labeled heterogeneously labeled lysozyme, it was possible to detect in the LCP using a fluorescence scan and to focus in different bands. The electrophoresis conditions were chosen as in Example 3.
Fig. 4 zeigt die Ergebnisse der elektrophoretischen Trennung von Cy3-gelabelten Lysozym in einer LCP. Fig. 4 zeigt von oben nach unten:4 shows the results of the electrophoretic separation of Cy3-labeled lysozyme in an LCP. Fig. 4 shows from top to bottom:
1. Homogen gemischte LCP mit Cy3-Lysozym,1. Homogeneously mixed LCP with Cy3 lysozyme,
2. nach 1.5 h isoelektrischer Fokussierung bei 100V (150 Vh) 3. nach 1 h isoelektrischer Fokussierung bei 600 V (750 Vh)2. after 1.5 h isoelectric focusing at 100V (150 Vh) 3. after 1 h isoelectric focusing at 600 V (750 Vh)
4. nach 2,5 h isoelektrischer Fokussierung bei 600 V (1650 Vh)4. after 2.5 h isoelectric focusing at 600 V (1650 Vh)
5. nach 3.5 h isoelelktrischer Fokussierung bei 600V (2250 Vh)5. after 3.5 h isoelectrical focusing at 600V (2250 Vh)
6. nach 4.7 h isoelektrischer Fokussierung bei 600V (2970 Vh)6. after 4.7 h isoelectric focusing at 600V (2970 Vh)
7. Nach 6.5 h isoelektrischer Fokussierung bei 600 V (4050Vh) 8. Nach 8 h isoelektrischer Fokussierung bei 600 V (4950 Vh)7. After 6.5 h isoelectric focusing at 600 V (4050Vh) 8. After 8 h isoelectric focusing at 600 V (4950 Vh)
Erkennbar ist, das die verschiedenen Proteine in Banden fokussiert werden, und dann zur Kathode driften.It can be seen that the different proteins are focused in bands and then drift to the cathode.
Beispiel 5:Example 5:
Direkte Solubilisierung von Membranproteinen, Solubilisierung von Membranproteinen in einer LCP.Direct solubilization of membrane proteins, solubilization of membrane proteins in an LCP.
Dazu werden als Modellsystem Chromatophoren verwendet. Die Chromatophoren sind Cytoplasma-Membranvesikel eines Prokaryonten mit photosynthetischen Membranproteinen die Farbpigmente, wie z. B. Chlorophylle, Cytochrome, usw. gebunden haben. Nach Mischung der Vesikel mit MO in einem Verhältnis von 30:70 (v/v) zu einer homogen grünlich gefärbten LCP, die auch nach 10 h Zentrifugation bei 55.000 g kein sichtbares Pellet zeigt, werden insgesamt 150 μg totales Protein in 100 μg LCP gelöst. Eine detergenzfreie, direkte Solubilisierung eines Membranproteingemisches ist demnach möglich.Chromatophores are used as a model system for this. The chromatophores are cytoplasmic membrane vesicles of a prokaryote with photosynthetic membrane proteins, the color pigments, such as. B. chlorophylls, cytochromes, etc. bound. After mixing the vesicles with MO in a ratio of 30:70 (v / v) to a homogeneously greenish-colored LCP, which shows no visible pellet even after 10 h centrifugation at 55,000 g, a total of 150 μg total protein is dissolved in 100 μg LCP , A detergent-free, direct solubilization of a membrane protein mixture is therefore possible.
Beispiel 6: Elektrophoretische Trennung eines fluoreszenzmarkierten Phosphatidyl-Example 6: Electrophoretic separation of a fluorescence-labeled phosphatidyl
Ethanolamins an einer LCP-Seperationsmatrix.Ethanolamines on an LCP separation matrix.
Ein monofunktionaler Fluoreszenzfarbstoff Cy5-Dye (Amersham, Nr.: PA25001) wurde nach Angaben des Herstellers mit Phosphatidyl-Ethanolamin (PE) zu einemA monofunctional fluorescent dye Cy5-Dye (Amersham, No .: PA25001) became one with phosphatidyl ethanolamine (PE) according to the manufacturer
Cy5-PE-Konjugat gekoppelt (Lösungsmittel: 50 mM HEPES pH 9.0 in 90% MeOH) und per DC aufgereinigt (Silica 60 HPTLC Platten, Merck 1.05631 ; LaufmittelCy5-PE conjugate coupled (solvent: 50 mM HEPES pH 9.0 in 90% MeOH) and purified by TLC (silica 60 HPTLC plates, Merck 1.05631; mobile solvent
60:35:8 v:v:v CHCI3:MeOH:H2O).60: 35: 8 v: v: v CHCI3: MeOH: H2O).
Das Reaktionsprodukt zeigte die erwartete Massenverteilung in MALDI-TOF-MS.The reaction product showed the expected mass distribution in MALDI-TOF-MS.
Zur isoelektrischen Fokussierung wird eine LCP mit einer Zusammensetzung aus 70 μl flüssigem, entgasten Mono-olein (MO) 30 μl wässrige Phase aus 1 :5 verdünntem Ampholine ® 9.5-3.5 (Amersham-Pharmacia) in H20 mit Cy5-PE als Analyt eingesetzt. Als Anolyt wird eine 0.08 M H3PO -Lösung, als Katholyt eine 0.1 M TRIS- SO pH 9.3-Lösung verwendet.For isoelectric focusing, an LCP with a composition of 70 μl liquid, degassed mono-olein (MO) 30 μl aqueous phase from 1: 5 diluted Ampholine ® 9.5-3.5 (Amersham-Pharmacia) in H 2 0 with Cy5-PE as analyte is used used. A 0.08 MH 3 PO solution is used as the anolyte, and a 0.1 M TRIS-SO pH 9.3 solution is used as the catholyte.
Die Ergebnisse der isoelektrischen Fokussierung unter Variation der Fokussierungsbedingungen sind in Fig. 5 abgebildet. Fig. 5 zeigt von oben nach unten die Ergebnisse folgender Experimente:The results of the isoelectric focusing under variation of the focusing conditions are shown in FIG. 5. 5 shows the results of the following experiments from top to bottom:
1. links ist in der wässrigen Phase mit Ampholine ® 9.5-3.5 das fluoreszierende Cy5-PE-Konjugat als schwarzes Präzipitat erkennbar, die Spritze rechts enthält geschmolzenenes MO.1. On the left in the aqueous phase with Ampholine ® 9.5-3.5 the fluorescent Cy5-PE conjugate is recognizable as a black precipitate, the syringe on the right contains molten MO.
2. zeigt eine noch inhomogene Verteilung des Analyten im Trennmedium und damit eine noch inhomogene Verteilung der LCP in der wässrigen Phase nach ca. 100 Vermischungsschritten, 3. zeigt eine homogene Verteilung des Analyten im Trennmedium nach ca. 2002. shows a still inhomogeneous distribution of the analyte in the separation medium and thus a still inhomogeneous distribution of the LCP in the aqueous phase after about 100 mixing steps, 3. shows a homogeneous distribution of the analyte in the separation medium after about 200
Vermischungenmixing
4. zeigt das Ergebnis der Elektrophorese bei 100V nach 1 h (100 Vh)4. shows the result of electrophoresis at 100V after 1 h (100 Vh)
5. zeigt das Ergebnis der Elektrophorese bei 100V nach 3 h (300 Vh),5. shows the result of electrophoresis at 100V after 3 h (300 Vh),
6. zeigt das Ergebnis der Elektrophorese bei 600V nach 1 ,5 h (900 Vh), 7. zeigt das Ergebnis der Elektrophorese bei 600V nach 2,5 h (1500 Vh),6. shows the result of electrophoresis at 600V after 1.5 h (900 Vh), 7. shows the result of electrophoresis at 600V after 2.5 h (1500 Vh),
8. zeigt das Ergebnis der Elektrophorese bei 600V nach 3,75 h (2250 Vh),8. shows the result of electrophoresis at 600V after 3.75 h (2250 Vh),
9. zeigt das Ergebnis der Elektrophorese bei 600V nach 4,85 h (2910 Vh). Cy5-PE ist nicht im Anolyten detektierbar (100 μl Ende der Spritze). Beispiel 7:9. shows the result of electrophoresis at 600V after 4.85 h (2910 Vh). Cy5-PE is not detectable in the anolyte (100 μl end of the syringe). Example 7:
Elektrophorese eines Fluorescein-isothiocyanat (FΙTC)-gelabelten Peptids an einerElectrophoresis of a fluorescein isothiocyanate (FΙTC) -labeled peptide on one
LCP-Seperationsmatrix.LCP Seperationsmatrix.
Als Analyt wird ein Fluorescein-isothiocyanat (FΙTC)-gelabeltes Peptid mit derA fluorescein isothiocyanate (FΙTC) -labeled peptide with the
Sequenz YVAD verwendet.Sequence YVAD used.
Als Trennmedium wird eine Mischung aus einer LCP bestehend aus 70 μl flüssigem, entgastes Mono-Olein (MO) und 30 μl einer wässrigen Phase aus 50 mM HEPES pHA mixture of an LCP consisting of 70 μl of liquid, degassed mono-olein (MO) and 30 μl of an aqueous phase of 50 mM HEPES pH is used as the separation medium
8.0 enthaltend den Analyten mit einer Konzentration von 0.125 mg/ml FITC-YVAD.8.0 containing the analyte with a concentration of 0.125 mg / ml FITC-YVAD.
Die Elektrophorese wird mit 50 mM HEPES als Anolyt und Katholyt bei konstant 150V durchgeführt. Das verwendete Peptid ist aufgrund der stark hydrophoben Aminosäuren YVA nur zu geringen Teilen in Wasser löslich und trägt negative Ladungen am Fluoreszein und in der Aspartat-Seitenkette. Während der Elektrophorese kann die Wanderung des markierten Proteins zur Anode beobachtet werden (Fig. 6, links 100 μl Ende der Spritze). Entsprechend der begrenzten Wasserlöslichkeit ist das Peptid auch im Anolyten zu finden, wodurch gezeigt wird, dass die wässrigen Domäne der LCP mit dem umgebenden Puffer kontinuierlich v erbund ist (siehe dazu auch Beispiel 6).The electrophoresis is carried out with 50 mM HEPES as anolyte and catholyte at a constant 150V. Due to the highly hydrophobic amino acids YVA, the peptide used is only partially soluble in water and carries negative charges on the fluorescein and in the aspartate side chain. The migration of the labeled protein to the anode can be observed during electrophoresis (FIG. 6, left 100 μl end of the syringe). In accordance with the limited water solubility, the peptide can also be found in the anolyte, which shows that the aqueous domain of the LCP is continuously bonded to the surrounding buffer (see also Example 6).
Fig. 6 zeigt das Ergebnis der elektrophoretischen Wanderung (Anode links, Kathode rechts) des peptidischen Analyten bei einer Elektrophoresespannung von konst. 150V:6 shows the result of the electrophoretic migration (anode left, cathode right) of the peptidic analyte at an electrophoresis voltage of constant 150V:
1. nach OVh 2. nach 182.5 Vh1. after OVh 2. after 182.5 Vh
3. nach 402.5 Vh3. after 402.5 Vh
4. nach 535 Vh4. after 535 Vh
5. nach 702 Vh5. after 702 Vh
Da ein einheitliches Puffersystem verwendet wurde, kann die elektrophoretischeSince a uniform buffer system was used, the electrophoretic
Mobilität des Analyten abgeleitet werden: Die Wanderungsdistanz der Front wird bei der Auswertung in Pixeln gemessen, bei einer Auflösung des Fluoreszenzscanners von 100 μm/Pixel entspricht ein Pixel einer Wanderungsdistanz von 100 μm:Mobility of the analyte can be derived: The migration distance of the front is at the evaluation measured in pixels, with a resolution of the fluorescence scanner of 100 μm / pixel, one pixel corresponds to a migration distance of 100 μm:
Tabelle 1 zeigt die elektrophoretische Mobilität von FITC-YVAD ermittelt gemäß Beispiel 7.Table 1 shows the electrophoretic mobility of FITC-YVAD determined according to Example 7.
Tabelle 1Table 1
Die graphische Darstellung der elektrophoretischen Mobilität ist in Fig. 7 dargestellt. The graphical representation of the electrophoretic mobility is shown in FIG. 7.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur elektrophoretischen Trennung einer Probe, dadurch gekennzeichnet, dass als Trennmedium eine Mischung aus einer polaren1. A method for electrophoretic separation of a sample, characterized in that a mixture of a polar is used as the separation medium
Flüssigkeit und einer Seperationsmatrix aus mindestens einer amphiphilen Substanz, die eine flüssigkristalline Phase bildet, eingesetzt wird.Liquid and a separation matrix of at least one amphiphilic substance, which forms a liquid-crystalline phase, is used.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das eingesetzte Trennmedium ein Verhältnis an polarer Flüssigkeit zu flüssig-kristalliner2. The method according to claim 1, characterized in that the separation medium used a ratio of polar liquid to liquid-crystalline
Phase zwischen 10 : 90 und 50 : 50 (v/v) besitzt.Phase between 10:90 and 50:50 (v / v).
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als polare Flüssigkeit Wasser eingesetzt wird.3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that water is used as the polar liquid.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzten amphiphilen Substanzen eine lamellare, hexagonale, invertiert hexagonale oder kubisch kristalline Phase bildet.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the amphiphilic substances used form a lamellar, hexagonal, inverted hexagonal or cubic crystalline phase.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzten amphiphilen Substanzen ungeladen sind.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the amphiphilic substances used are uncharged.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzten amphiphilen Substanzen Alkohol-Fettsäureester sind.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the amphiphilic substances used are alcohol fatty acid esters.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzten amphiphilen Substanzen einen C2-C4-AlkohoI mit 1 bis 4 teilweise oder vollständig veresterten Hydroxygruppen enthält.7. The method according to claim 6, characterized in that the amphiphilic substances used contain a C 2 -C 4 alcohol with 1 to 4 partially or completely esterified hydroxy groups.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzte amphiphile Substanz aus der Gruppe der Mono- oder Diacylglyceride, der Acylglycerinphosphatide, der Glycoacylglyceride, der Aminoacylglyceride oder aus einer Mischung enthaltend solche Substanzen ausgewählt ist.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the amphiphilic substance used from the group of the mono- or diacylglycerides, the acylglycerol phosphatides, the glycoacylglycerides, the Aminoacylglyceride or from a mixture containing such substances is selected.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzte amphiphilen Substanzen C8-C3o- Acylgruppen enthalten.9. The method according to claim 8, characterized in that the amphiphilic substances used contain C 8 -C 3 o-acyl groups.
10. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzten amphiphilen Substanzen als Acylgruppen ein- bis fünffach ungesättigte veresterte Cι2-C24-Fettsäuren oder gesättigte veresterte C8-C20- Fettsäuren enthalten.10. The method according to claim 8, characterized in that the amphiphilic substances used contain as acyl groups mono- to pentasaturated unsaturated esterified C 2 -C 24 fatty acids or saturated esterified C 8 -C 20 fatty acids.
11.Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzten amphiphilen Substanzen als Acylgruppen veresterte einfach ungesättigte eis- C14-C22- Fettsäuren enthalten.11. The method according to claim 8, characterized in that the amphiphilic substances used contain as unsaturated acyl groups monounsaturated C 14 -C 22 fatty acids.
12. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als amphiphile Substanz 1 -Monooleoyl-rac-glycerol, 1-Monomyristoyl-rac-glycerol oder 1- Monopalmitoyl-rac-glycerol eingesetzt wird.12. The method according to claim 8, characterized in that 1-monooleoyl-rac-glycerol, 1-monomyristoyl-rac-glycerol or 1-monopalmitoyl-rac-glycerol is used as the amphiphilic substance.
13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der flüssig kristallinen Phase weitere Hilfsstoffe aus der Gruppe der Detergenzien, der synthetischen oder natürlich vorkommenden Lipide, der fettlöslichen biologischen Kofaktoren, Fettsäuren oder der C8-C3o-Alkane, -Alkene, -Alkine oder -Alkohole zugesetzt werden.13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the liquid crystalline phase further auxiliaries from the group of detergents, the synthetic or naturally occurring lipids, the fat-soluble biological cofactors, fatty acids or the C 8 -C 3 o-alkanes, Alkenes, alkynes or alcohols can be added.
14. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Hilfsstoffe der amphiphilen Phase Phosphatidylcholin, Phosphatidylethanolamin, geladene oder ungeladene Phospholipide, Sphingolipide oder Glycolipide, Chlorophyllen, Retinol, Steroide, Carotinoide oder Chinone zugesetzt werden.14. The method according to claim 13, characterized in that phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, charged or uncharged phospholipids, sphingolipids or glycolipids, chlorophylls, retinol, steroids, carotenoids or quinones are added as auxiliary substances to the amphiphilic phase.
15. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Lipide oder Detergenzien mit ionischen oder zwitterionischen Kopfgruppen zugesetzt werden. 15. The method according to claim 13, characterized in that lipids or detergents with ionic or zwitterionic head groups are added.
16. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der polaren Flüssigkeit Carrier-Ampholyte zugesetzt werden.16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that carrier ampholytes are added to the polar liquid.
17. Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Carrier-17. The method according to claim 16, characterized in that as a carrier
Ampholyt Ampholine ® in einem Konzentrationsbereich von 0.1 bis 40 Vol-% eingesetzt wird.Ampholyt Ampholine ® is used in a concentration range of 0.1 to 40 vol%.
18. Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Carrier- Ampholyt Ampholine ® in einem Konzentrationsbereich von 2 bis 8 Vol-% eingesetzt wird.18. The method according to claim 16, characterized in that Ampholine ® is used as a carrier ampholyte in a concentration range of 2 to 8% by volume.
19. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Hilfsstoffe der polaren Flüssigkeit kleine polare amphiphile Substanzen, polare Glycole, Zuckermonomere oder -multimere, Aminosäuren oder zwitterionische Substanzen zugesetzt werden.19. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that small polar amphiphilic substances, polar glycols, sugar monomers or multimers, amino acids or zwitterionic substances are added as auxiliary substances to the polar liquid.
20. Verfahren gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die zugesetzten Hilfsstoffe aus der Gruppe Glycerol, Ethylenglycol, Propylenglycol, Polyethylenglycol, Glycin, Harnstoff und Guanidin ausgewählt sind.20. The method according to claim 19, characterized in that the added auxiliaries are selected from the group consisting of glycerol, ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol, glycine, urea and guanidine.
21. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzte polare Flüssigkeit gepuffert ist.21. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the polar liquid used is buffered.
22. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Trennmedium ein pH-Gradient aufgebaut wird.22. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a pH gradient is built up in the separation medium.
23. Verfahren gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrophoretische Trennverfahren eine isoelektrische Fokussierung ist.23. The method according to claim 22, characterized in that the electrophoretic separation process is an isoelectric focusing.
24. Verfahren gemäß Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyten in dem Trennmedium vor Beginn der Trennung gelöst werden. 24. The method according to claim 23, characterized in that the analytes are dissolved in the separation medium before the start of the separation.
25. Verfahren gemäß Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophoben Analyten in der flüssigkristallinen Phase vor Beginn der Trennung gelöst werden.25. The method according to claim 23, characterized in that the hydrophobic analytes are dissolved in the liquid-crystalline phase before the start of the separation.
26. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die elektrophoretische Trennung bei einer Temperatur von 20 bis 40 °C durchgeführt wird.26. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the electrophoretic separation is carried out at a temperature of 20 to 40 ° C.
27. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrophoretische Trennung bei einer Spannung zwischen 100V und 8000V durchgeführt wird.27. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the electrophoretic separation is carried out at a voltage between 100V and 8000V.
28. Verwendung von, in polaren Flüssigkeiten, flüssig kristalline Phasen bildenden amphiphilen Substanzen zur elektrophoretischen Trennung von ionischen oder ionisierten Lipiden, Metaboliten, Kohlenhydraten, Zuckern, Glycolipden, Nukleinsäuren, Aminosäuren, Glycoproteinen, Peptiden und Proteinen.28. Use of amphiphilic substances which form liquid crystalline phases in polar liquids for the electrophoretic separation of ionic or ionized lipids, metabolites, carbohydrates, sugars, glycolipids, nucleic acids, amino acids, glycoproteins, peptides and proteins.
29. Verwendung von, in polaren Flüssigkeiten, flüssig kristalline Phasen bildenden amphiphilen Substanzen zur elektrophoretischen Trennung von ionischen oder ionisierten Lipiden, Metaboliten, Kohlenhydraten, Zuckern, Gylcolipiden, Nukleinsäuren, Aminosäuren, Glycoproteinen, Peptiden und Proteinen mittels isoelektrischer Fokussierung.29. Use of amphiphilic substances which form liquid crystalline phases in polar liquids for the electrophoretic separation of ionic or ionized lipids, metabolites, carbohydrates, sugars, glycolipids, nucleic acids, amino acids, glycoproteins, peptides and proteins by means of isoelectric focusing.
30. Verwendung von, in polaren Flüssigkeiten, flüssig kristalline Phasen bildenden amphiphilen Substanzen zur elektrophoretischen Trennung von peptid- und proteinehaltigen Proben enthaltend lipophile und hydrophile Bestandteile. 30. Use of amphiphilic substances which form liquid crystalline phases in polar liquids for the electrophoretic separation of peptide- and protein-containing samples containing lipophilic and hydrophilic constituents.
1. Verwendung von, in polaren Flüssigkeiten, flüssig kristalline Phasen bildenden amphiphilen Substanzen zur elektrophoretischen Trennung von lipophilen Bestandteilen peptid- und proteinhaltiger Proben. 1. Use of amphiphilic substances which form liquid crystalline phases in polar liquids for the electrophoretic separation of lipophilic constituents of peptide and protein-containing samples.
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