蛋白质组学/蛋白质分离-电泳/二维聚丙烯酰胺凝胶电泳(2D-PAGE)
二维聚丙烯酰胺凝胶电泳(2D-PAGE) 是一种凝胶电泳形式，其中蛋白质在相互垂直的两个维度上分离和识别。
在这种技术中，蛋白质根据两种不同的物理性质分离。第一个维度，等电聚焦，根据蛋白质的净电荷分离蛋白质。第二个维度，SDS-PAGE，进一步根据蛋白质的质量分离蛋白质。由于很少有两种不同的蛋白质在两个维度上都解析到相同的位置，因此这种方法可以轻松检测出电荷和质量的微小变化。 [1]
有关凝胶、染色和电泳分析的更多详细信息，请参阅本章的“凝胶电泳”部分。有关二维电泳的各个维度的更多详细信息，例如等电聚焦和 SDS-PAGE，请参阅本章的“一维电泳”部分。
聚焦的 IPG 条带中的蛋白质是无电荷的（它们的净电荷为 0），因为它们处于它们的等电点，因此它们不会移动到 SDS-PAGE 凝胶中。为了使蛋白质准备移动到 SDS-PAGE 凝胶中，平衡的条带用去污剂 SDS 处理。将处理过的 IPG 条带置于 SDS-PAGE 凝胶顶部，浸入缓冲液中，并用琼脂糖凝胶固定在适当位置。当在分层凝胶上施加电流时，带负电荷的蛋白质会从 IPG 条带中移出并穿过 SDS-PAGE 凝胶。每种蛋白质根据其大小在凝胶基质中移动方式不同。蛋白质的分离大约按大小（分子量）分布，就像其他电泳方法一样。 [2]
2D-PAGE 凝胶的分辨率与一维凝胶电泳有所不同。蛋白质很少以离散的条带形式解析；相反，它们以级联状分布在凝胶上的斑点形式解析。这些凝胶可以用与其他电泳技术相同的方式染色，并且添加另一个分离维度不会以任何方式妨碍可视化。
一些 2D-PAGE 凝胶的分析在一维电泳中具有直接的补充；分子量的确定在 2D-PAGE 中与在更简单的方法中相同。然而，2D-PAGE 凝胶的分析可能变得更加复杂，因为肉眼难以辨别蛋白质的特性。为了进行仔细的分析，图像分析软件（例如 Delta2D）非常有用。Delta2D 可以量化蛋白质斑点、匹配图像、比较相关凝胶的对应斑点和强度、准备凝胶数据报告、去除背景模式并将图像信息整合到数据库中。 [3] 还有许多其他可用的软件包。
使用 2D-PAGE，可以在一次运行中分析数百到数千种多肽。可以从所得斑点中分离纯化的蛋白质。可以量化斑点，并根据其分辨率进行进一步的质谱分析。也可以用抗体探测多肽，并测试其翻译后修饰。2D-PAGE 也用于研究细胞类型之间蛋白质的差异表达。
该技术的缺点包括大量样本处理、可重复性有限以及动态范围小于其他一些分离方法。它也不适合高通量分析自动化。某些蛋白质难以通过 2D-PAGE 分离，包括那些丰度低、酸性、碱性、疏水性、非常大或非常小的蛋白质。然而，随着该技术的进步，科学家们能够以中等效率分离低丰度蛋白质。