JPH0424658B2 - - Google Patents

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JPH0424658B2
JPH0424658B2 JP56152085A JP15208581A JPH0424658B2 JP H0424658 B2 JPH0424658 B2 JP H0424658B2 JP 56152085 A JP56152085 A JP 56152085A JP 15208581 A JP15208581 A JP 15208581A JP H0424658 B2 JPH0424658 B2 JP H0424658B2
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JP
Japan
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gel
electrophoresis
dimensional
acrylamide
concentration gradient
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JP56152085A
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JPS5853745A (ja
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Motoko Yoshida
Michio Ito
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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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
    • G01N27/44773Multi-stage electrophoresis, e.g. two-dimensional electrophoresis

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、主として蛋白質のような電荷を有す
るコロイド粒子の分離分析に関わるものである。
蛋白質の2次元電気泳動は蛋白質の2種の物性
の差を利用し、2種類の電気泳動の組合わせによ
り分離能をあげることを目的としている。泳動用
支持体としてはポリアクリルアミド、セルロース
アセテート膜、寒天(アガロース)、でん粉、濾
紙などが実用化されている。この中で1次元目に
アクリルアミドを用いた等電点分画、2次元目に
濃度勾配アクリルアミドを用いた分子量分画を組
合わせた2次元泳動法は、1次元目で、合成両性
担体の性能向上に伴なつて、PH1/100程度の精
度で等電点差による分離濃縮が可能であり、且つ
2次元目の濃度勾配アクリルアミドゲルにより泳
動方向に濃縮するため蛋白質の分離濃縮技術とし
て優れたものである。
従来1次元目の泳動はガラス管内に充填された
ポリアクリルアミドを、また2次元目はガラス板
あるいはアクリル板とスペーサから構成される容
器内にアクリルアミドの濃度勾配を形成させたの
ち重合させた平板ゲルを支持体として用いてい
る。1次元目のゲルにはあらかじめ多種類のポリ
アミノカルボン酸あるいはポリアミスルフオン酸
等から成る両性担体(たとえばLKB社製アンフ
オライン、BioRad製バイオライト等)が含まれ
ており、陽極(酸性液)、陰極(アルカリ液)両
極間に電圧をかけ泳動が進むにしたがつてゲル内
にPH勾配が形成される。
ゲル上に充填した試料蛋白は泳動過程で個有の
等電点位置に分離濃縮されてくる。定常状態にな
つた時点でこのゲルをガラス管から押し出し2次
元用平板ゲルの上部に水平にのせ、緩衝液(たと
えばトリスーグリシンPH8.6)を満した両極間に
電場をかけ、1次元目で分離した成分をさらに分
子量差により分離を行う。泳動終了後容器を解体
して平板ゲルを取り出し、蛋白染色液に浸漬、放
置後バツクグラウンドの脱染を行う。
ポリアクリルアミド2次元電気泳動法は蛋白質
の分離濃縮法として優れた技術であるが、プロセ
スが繁雑で取り扱いにくい。本発明はこの2次元
電気泳動法のメリツトは損わず且つプロセスを簡
略化させることを目的とする。
ポリアクリルアミドゲル2次元電気泳動法によ
る蛋白質の分離分析は、(1)棒状ポリアクリルアミ
ドゲルによる等電点分画、(2)濃度勾配アクリルア
ミド平板ゲルによる分子量分画、(3)蛋白成分の染
色、バツクグラウンドの脱染、(4)コンピユータに
よる画像処理ならびに定量、の4つのプロセスか
ら成つている。この工程は全搬に手作業が繁雑で
自動化しにくい個所が多い。本発明は従来法の分
離能は損わず、且つ工程の簡略化をはかることを
目的としており、主として上記工程の(1)と(2)に関
わるものである。即ち2次元目の電気泳動で用い
る濃度勾配ゲルを基板にあらかじめ片面固定して
おくため、泳動後のゲル容器の解体操作をはぶ
き、染色、脱染工程におけるゲルの取り扱いを容
易にしたものである。
2次元用濃度勾配ゲルを固定する基板(たとえ
ばガラス、ポリエステルなど)は表面を清浄に保
つたのちアルカリ処理(たとえば6NaOH溶液中
に浸漬、水洗、乾燥)で表面を活性化しておき、
これにシランカプリング剤で表面処理を施こす。
ここで用いるシランカプリング剤(RSiX3)、R
はたとえばビニル基、メルカプトプロピル基、メ
タクリルオキシプロピル基、グリシドオキシプロ
ピル基などの有機残基、Xはエトキシ、メトキ
シ、アセトキシなどに代表される有機残基から成
る化合物で、基板上の水酸基とX基の間で脱水縮
合が起り、他方Rとアクリルアミド不飽和二重結
合との間で結合が起ることによりアクリルアミド
を基板に固定化させるものである。
片面を基板にした固定濃度勾配平板ゲルの作成
は以下の手順で行う。上述のシランカツプリング
剤による表面処理を片面にだけ施した10cm角のガ
ラス板をゲル固定用基板として複数枚準備する。
第3図aに示すように、一方のガラス板のシラン
カツプリング処理面31と他方のガラス板の未処
理面32とが向かい合うよう、スペーサを介して
順次これらのガラス板3を組み合わせ、第3図b
に示すように平板ゲル製造用の容器15の中に垂
直に挿入する。ゲルの材料であるアクリルアミド
モノマー、架橋剤、および重合触媒の混合溶液
を、下層程濃度が高い濃度勾配となるように容器
15に注入し、この状態で触媒作用により重合さ
せポリマーとする。このとき、まずガラス板の面
31に脱水重合により結合しているシランカツプ
リング剤の塩基残基Rと面31に接触しているア
クリルアミドモノマーとの間に共有結合が生じ
る。つまり塩基残基Rの端の不飽和二重結合とア
クリルアミドモノマーの端の不飽和二重結合が、
連続する共有結合に変化する。この様に面31に
科学結合したアクリルアミドモノマーにさらに他
のアクリルアミドモノマーが重合してポリアクリ
ルアミドゲルが形成されるので、ガラス板3の間
のゲル板はそれぞれガラス板の面31に化学的に
結合して固定化される。スペーサと注入する混合
液の濃度勾配を変えることにより任意の厚さ、任
意の濃度勾配を有する片面固定平板ゲルが得られ
る。
以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明す
る。
実施例 1 血清蛋白の2次元電気泳動の1次元目にガラス
管内に充填したアクリルアミドの棒状ゲル支持体
とする等電点分離を、また2次元目は基板に片面
を固定した濃度勾配ゲルによる分子量分画を行う
ものである。
1次元用ゲルは一端に密栓をしたガラス管(内
径2mm、長さ12cm)にアクリルアミド混合液(ア
クリルアミドモノマ3.8%、NN′−メチレンビス
アクリルアミド0.2%、TEMED 0.028%過硫酸ア
ンモニウム0.07%、両性担体−例えばLKB社製
アンフオラインPH3.5〜10;2%を直前に混合し
たもの)を9cm目盛まで注入、放置して重合させ
る。このガラス管内ゲルの上端を陰極液(たとえ
ば0.04M水酸化ナトリウム溶液)、下端を陽極液
(たとえば0.01Mリン酸溶液)に接触させたのち、
ゲル上部に血清5μをのせ、1000Vで約6時間電
気泳動する。2次元目の泳動で用いる濃度勾配ゲ
ルはシランカプリング処理したガラス板(100×
100×2mm)に4〜21%の濃度勾配をつけたポリ
アクリルアミド平板ゲルを上述の方法で化学的に
結合して固定化したもので2mm厚のものを用い
た。第1図に示したようにこの平板ゲル2が固定
化されたガラス板3は冷却板6の上に水平に置か
れる。平板ゲル2の低濃度側にあらかじめ用意さ
れた溝に1次元泳動が終了した棒状ゲルを気泡が
入らぬ様にのせる。すなわち、2次元電気泳動装
置の容器にはガラス板3に固定化された平板ゲル
2を水平に搭載するとともにこれを冷却する冷却
板6が設けられている。更にこの容器は2つの緩
衝液槽を備えており、それぞれスポンジ5及び濾
紙4を介して平板ゲル2の対向する2辺をこれら
の緩衝液槽中のトリスグリシン緩衝液7
(PH8.6)7に個別に液絡させる。上記2つの緩
衝液槽にはそれぞれ平板ゲル2に2次元目の電気
泳動用の電界を印加するための電極8を備えてお
り、500Vで約3時間水平型電気泳動を行う。な
お、この2次元目の電気泳動中は第1図の9に示
すカバーを平板ゲル2の上にのせておいても良
い。泳動終了したゲルは基板ごと染色、脱染工程
にうつす。以上の操作で血清は200個近いスポツ
トに分離され、従来法と同等の分離能を有する像
が得られる。
実施例 2 帯状のアクリルアミドゲルを用いた等電点泳動
と片面固定ゲルによる泳動を組合わせたものであ
る。アクリル容器内に所定の厚さのスペーサを置
き、ガラス板(100×100×2mm)をかぶせ隙間に
両性担体(LKB社製アンフオラインPH3.5〜10)
とアクリルアミドの混合液(アクリルアミド3.8
%、NN′−メチレンビスアクリルアミド0.2%、
アンフオライン2%、TEMED 0.028%、過硫酸
アンモニウム0.07%)を注入し重合後取り出す
と、アクリルアミドポリマーゲルの親和力の差か
らガラス板上に付着した平板ゲルが得られる。こ
れを冷却板上に水平にのせ、あらかじめ穿孔して
おいた個所に血清5μを注入する。このゲル板
の両端は濾紙でそれぞれ陰極液(0.04M水酸化ナ
トリウム溶液)、陽極液(0.01Mリン酸溶液)と
液絡させ、1000Vで6時間泳動を行う。泳動終了
後帯状に切り離したゲル10を第2図に示したよ
うに実施例1と同様にして作製された片面が基板
3に固定化された濃度勾配平板ゲル2の低濃度側
の辺の近傍に密着あるいは上にのせ、さらにその
上に緩衝液7と液絡した濾紙を介して電極をのせ
る。また平板ゲル2の高濃度側の辺の上には別個
の緩衝液に液絡した濾紙4と電極をのせ、両極間
に500V印加して3時間泳動を行う。
実施例 3 セルロースアセテート膜(たとえば
SeparaxEF)に両性担体(たとえばLKB社製ア
ンフオラインPH3.5〜10)の2%溶液を含浸させ
軽く水分をふきとつたのち所定の個所にサンプル
塗布し、等電点泳動を行う。泳動終了後切り出し
たテープ状の膜を片面固定濃度勾配ゲルの低濃度
側にのせ、以下実施例2と同様に2次元目の泳動
にうつす。
実施例 4 セルロースアセテート膜を、あらかじめベロナ
ール緩衝液(PH8.5)に浸したのち表面の水分を
拭きとり泳動装置に設置する。血清(1〜1.5μ
)を所定の個所にマイクロピペツトで塗布しベ
ロナール緩衝液で約40分間泳動する。泳動終了後
切り取つたテープ状のセルロースアセテート膜を
片面固定した濃度勾配ゲルの低濃度側に設けた切
り込み個所に気泡が入らぬようにはさみ、実施例
1,2と同様に2次元の泳動にうつす。
以上説明したごとく本発明によれば電気泳動の
2次元目に片面を基板に固定したアクリルアミド
濃度勾配ゲルを採用することにより、従来法の特
徴である高性能分離というメリツトは損わず且つ
プロセスを簡略化することが出来る。すなわち、
従来の基板で単に保持した平板ゲルでは、ゲルの
形状を保つため間隔の定まつた2枚の基板からな
る容器にゲルを充填した状態で電気泳動を行い、
次にこの容器から内部の平板ゲルを取り出して蛋
白質の染色液、脱染液に順次浸す必要が有つた。
これに対し、本発明の化学的結合により片面が基
板に固定化された濃度勾配平板ゲルでは、電気泳
動のために緩衝液に液絡されてもゲルは基板に固
定化されたままであり、電気泳動中に形状が変化
しない。さらに電気泳動が終了してからそのまま
染色液、脱染液に浸すことができ、これらの液に
浸されてもゲルは基板に固定化されたままであ
る。よつてこれらのプロセス間で容器からの取り
出し作業や、取り出されたゲルを直接取り扱う必
要がなく、プロセスの自動化が容易に行える。ま
た最終段階までゲルの形状が保たれ、染色、脱染
により顕在化した泳動像の精度の良い分析が可能
となる。
【図面の簡単な説明】
第1図,第2図は電気泳動装置の断面図、第3
図a,bは実施例の片面が固定化された平板ゲル
を作製する過程を示す上面図、及び見取図であ
る。 1……1次元泳動後の棒状アクリルアミドゲ
ル、2……2次元泳動用片面固定濃度勾配ゲル、
3……ゲル固定用基板、4……緩衝液液絡用濾
紙、5……スポンジ、6……冷却板、7……緩衝
液、8……電極、9……カバー、10……1次元
泳動後の帯状アクリルアミドゲル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 試料の1次元目の泳動が終了した泳動担体を
    平板ゲルの対向する2辺の一方の近傍に接触さ
    せ、該平板ゲル内で2次元目の泳動を行わせる2
    次元電気泳動装置において、前記平板ゲルは片面
    がシランカツプリング処理された基板に化学的に
    結合し固定化された濃度勾配ポリアクリルアミド
    ゲルであり、前記2次元電気泳動装置は前記平板
    ゲルを水平に保持する手段と、前記平板ゲルの前
    記対向する2辺もしくはその近傍をそれぞれ緩衝
    液に液絡する手段と、前記平板ゲルの対向する2
    辺の間に2次元目の電気泳動のための電界を印加
    する手段を備えて成ることを特徴とする2次元電
    気泳動装置。
JP56152085A 1981-09-28 1981-09-28 2次元電気泳動装置 Granted JPS5853745A (ja)

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JP56152085A JPS5853745A (ja) 1981-09-28 1981-09-28 2次元電気泳動装置

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JP56152085A JPS5853745A (ja) 1981-09-28 1981-09-28 2次元電気泳動装置

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JPS5853745A JPS5853745A (ja) 1983-03-30
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