Kas yra izoelektrinis fokusavimas?

Izoelektrinis fokusavimas (IEF), dar vadinamas elektrofokusavimu, yra molekulių atskyrimo priemonė pagal jų elektros krūvio skirtumus. Tai elektroforezės rūšis, reiškinys, kai dalelės gali būti išsklaidytos skystyje veikiant pastoviam elektriniam laukui. Gyvose ląstelėse izoelektrinis fokusavimas vyksta natūraliai, tačiau jis dažnai atkuriamas laboratorijoje naudojant baltymus, suspenduotus gelyje.

Gebėjimas atskirti molekules izoelektrinio fokusavimo metu pagrįstas skirtingų baltymų pH lygio supratimu. Baltymų pH gali būti nuo 1 iki 12. Grynąjį baltymo krūvį lems vietinės aplinkos pH lygis. Pavyzdžiui, baltymas gali turėti neutralų, teigiamą arba neigiamą grynąjį krūvį, pagrįstą aplinkos pH.

Bet kurio baltymo grynasis krūvis yra bendra jo teigiamų ir neigiamų krūvių suma. Tai lemia tai, ar baltymą sudarančios amino grandinės yra rūgštinės ar šarminės. Kai rūgščių grupių yra daugiau nei bazinių grupių, gaunamas pH bus žemas arba rūgštus. Kai bazinių grupių yra daugiau nei rūgščių grupių, gaunamas pH bus aukštas arba bazinis. Daugumos baltymų pH bus 3–12, o didelė koncentracija – 4–7.

Baltymai yra teigiamai įkrauti, kai jie yra tirpale, kurio pH vertė yra mažesnė nei paties baltymo. Jie turės neigiamą krūvį, kai tirpalo pH vertė yra didesnė už jų pačių pH. Todėl baltymo pH lygis vadinamas baltymo izoelektriniu tašku. Izoelektrinis fokusavimas įvyksta, kai baltymo aplinka manipuliuojama naudojant elektrinį lauką.

Kai baltymo aplinką veikia elektrinis laukas, tai turės įtakos baltymo dalelių elgesiui. Tai reiškia, kad kai baltymas yra veikiamas tokio paties pH lygio kaip jo paties, baltymo dalelės nejudės. Tačiau kai baltymas yra veikiamas aplinkoje, kurios pH yra žemesnis nei jo paties, dalelės judės link katodo. Jei baltymo aplinkos pH yra didesnis nei jo paties, dalelės judės link anodo. Izoelektriniam fokusavimui reikia manipuliuoti baltymo aplinka, kad jo dalelės judėtų norima kryptimi.