Mikä on isoelektrinen tarkennus?

Isoelektrinen tarkennus (IEF), jota kutsutaan myös sähkötarkennukseksi, on keino erottaa molekyylejä niiden sähkövarauksen erojen perusteella. Se on eräänlainen elektroforeesi, ilmiö, jossa hiukkaset voivat hajota nesteeseen käyttämällä jatkuvaa sähkökenttää. Elävissä soluissa isoelektrinen fokusointi tapahtuu luonnollisesti, mutta se luodaan usein uudelleen laboratoriossa käyttämällä geeliin suspendoituja proteiineja.

Kyky erottaa molekyylit isoelektrisessä tarkennuksessa perustuu eri proteiinien pH -tason ymmärtämiseen. Proteiinien pH voi olla 1–12. Proteiinin nettovaraus määräytyy paikallisen ympäristön pH -tason mukaan. Esimerkiksi proteiinilla voi olla neutraali, positiivinen tai negatiivinen nettovaraus ympäristön pH -arvon perusteella.

Minkä tahansa proteiinin nettovaraus on sen positiivisten ja negatiivisten varausten kokonaissumma. Tämä määräytyy sen mukaan, ovatko proteiinia muodostavat aminoketjut happamia vai emäksisiä. Kun happamia ryhmiä on enemmän kuin emäksisiä, syntyvä pH on matala tai hapan. Kun emäksisiä ryhmiä on enemmän kuin happamia ryhmiä, tuloksena oleva pH on korkea tai emäksinen. Useimpien proteiinien pH on 3-12 ja suuri pitoisuus alueella 4-7.

Proteiinit ovat positiivisesti varautuneita, kun ne ovat liuoksessa, jonka pH -arvo on alempi kuin itse proteiinin. Niillä on negatiivinen varaus, kun liuoksen pH -arvo on korkeampi kuin oma pH. Siksi proteiinin pH -tasoa kutsutaan proteiinin isoelektriseksi pisteeksi. Isoelektrinen tarkennus tapahtuu, kun proteiinin ympäristöä käsitellään sähkökentän avulla.

Kun sähkökenttä kohdistetaan proteiinin ympäristöön, se vaikuttaa proteiinin hiukkasten käyttäytymiseen. Tämä tarkoittaa, että kun proteiini altistetaan ympäristölle, joka on samalla pH -tasolla kuin itse, proteiinin hiukkaset eivät liiku. Kun proteiini kuitenkin altistuu ympäristölle, jonka pH on alhaisempi kuin itse, hiukkaset siirtyvät kohti katodia. Jos proteiinin ympäristön pH on korkeampi kuin sen, hiukkaset siirtyvät kohti anodia. Isoelektrinen tarkennus vaatii proteiinin ympäristön manipulointia niin, että sen hiukkaset liikkuvat haluttuun suuntaan.