蛋白質組學/蛋白質分離-電泳/二維聚丙烯醯胺凝膠電泳(2D-PAGE)
二維聚丙烯醯胺凝膠電泳(2D-PAGE) 是一種凝膠電泳形式，其中蛋白質在相互垂直的兩個維度上分離和識別。
在這種技術中，蛋白質根據兩種不同的物理性質分離。第一個維度，等電聚焦，根據蛋白質的淨電荷分離蛋白質。第二個維度，SDS-PAGE，進一步根據蛋白質的質量分離蛋白質。由於很少有兩種不同的蛋白質在兩個維度上都解析到相同的位置，因此這種方法可以輕鬆檢測出電荷和質量的微小變化。 [1]
有關凝膠、染色和電泳分析的更多詳細資訊，請參閱本章的“凝膠電泳”部分。有關二維電泳的各個維度的更多詳細資訊，例如等電聚焦和 SDS-PAGE，請參閱本章的“一維電泳”部分。
聚焦的 IPG 條帶中的蛋白質是無電荷的（它們的淨電荷為 0），因為它們處於它們的等電點，因此它們不會移動到 SDS-PAGE 凝膠中。為了使蛋白質準備移動到 SDS-PAGE 凝膠中，平衡的條帶用去汙劑 SDS 處理。將處理過的 IPG 條帶置於 SDS-PAGE 凝膠頂部，浸入緩衝液中，並用瓊脂糖凝膠固定在適當位置。當在分層凝膠上施加電流時，帶負電荷的蛋白質會從 IPG 條帶中移出並穿過 SDS-PAGE 凝膠。每種蛋白質根據其大小在凝膠基質中移動方式不同。蛋白質的分離大約按大小（分子量）分佈，就像其他電泳方法一樣。 [2]
2D-PAGE 凝膠的解析度與一維凝膠電泳有所不同。蛋白質很少以離散的條帶形式解析；相反，它們以級聯狀分佈在凝膠上的斑點形式解析。這些凝膠可以用與其他電泳技術相同的方式染色，並且新增另一個分離維度不會以任何方式妨礙視覺化。
一些 2D-PAGE 凝膠的分析在一維電泳中具有直接的補充；分子量的確定在 2D-PAGE 中與在更簡單的方法中相同。然而，2D-PAGE 凝膠的分析可能變得更加複雜，因為肉眼難以辨別蛋白質的特性。為了進行仔細的分析，影像分析軟體（例如 Delta2D）非常有用。Delta2D 可以量化蛋白質斑點、匹配影像、比較相關凝膠的對應斑點和強度、準備凝膠資料報告、去除背景模式並將影像資訊整合到資料庫中。 [3] 還有許多其他可用的軟體包。
使用 2D-PAGE，可以在一次執行中分析數百到數千種多肽。可以從所得斑點中分離純化的蛋白質。可以量化斑點，並根據其解析度進行進一步的質譜分析。也可以用抗體探測多肽，並測試其翻譯後修飾。2D-PAGE 也用於研究細胞型別之間蛋白質的差異表達。
該技術的缺點包括大量樣本處理、可重複性有限以及動態範圍小於其他一些分離方法。它也不適合高通量分析自動化。某些蛋白質難以透過 2D-PAGE 分離，包括那些丰度低、酸性、鹼性、疏水性、非常大或非常小的蛋白質。然而，隨著該技術的進步，科學家們能夠以中等效率分離低丰度蛋白質。