Isoelektrische Fokussierung

• Asparaginsäure
• Glutaminsäure

• Arginin
• Lysin
• Histidin

Abhängig vom pH-Wert des sie umgebenden Mediums tragen die entsprechenden Aminosäuren eines Proteinmakromoleküls unterschiedliche, positive oder negative Ladungen. Eine Substanz, die die Eigenschaft hat, sowohl als Säure als auch als Base vorliegen zu können (die entweder ein Proton aufnehmen oder ein Proton abgeben kann), werden in der Chemie als Ampholyte bezeichnet. Summiert man alle in einem Proteinmolekül enthaltenen Ladungen bei einem bestimmten pH-Wert zusammen, erhält man bei einem bestimmten pH-Wert die Ladung null. Dieser Punkt ist der isoelektrische Punkt des Proteins. Erreicht ein Proteinmolekül im Rahmen des elektrischen Feldes der Gelelektrophorese diesen isolelektrischen Punkt, sind alle Ladungen ausgeglichen und er wandert nicht weiter in einem elektrischen Feld. Es verbleibt an dem Punkt der Isoelektrizität. Alle Moleküle eines Proteins sammeln sich an dieser Stelle, daher spricht man von der isoelektrischen Fokussierung.

• Einbringung einer Proteingemisches in ein dafür vorgesehenes Trägergel, welches meist aus einer Basis aus Polyacrylamid besteht. In dem Gel wurde vorher ein pH-Gradient generiert. Das Einfügen eines Ladungsgradienten erfolgt entweder elektrophoretisch mittels im elektrischen Feld frei beweglicher Trägerampholyte oder über immobilisierte (d.h. kovalent mit dem Trägergel verbundene) Ladungsträger.
• Anlegung einer elektrischen Spannung an das Gel
• jedes enthaltenen Proteinmolekül bewegt sich nun innerhalb des elektrischen Feldes bis an den Punkt mit dem pH-Wert, der seinem isoelektrischen Punkt entspricht.
• weitere Moleküle der gleichen Proteinsorte akkumulieren um denselben Punkt (Fokussierung)

Das technische Verfahren der isolelektrischen Fokussierung findet vor allem Gebrauch in der Analyse des isoelektrischen Punktes von Proteinen. Ferner wird es zur ladungsabhängigen, präparativen Fraktionierung von Proteingemischen eingesetzt. Durch die Entwicklung von immobilisierten pH-Gradienten konnte die Reproduzierbarkeit von einzelnen Fokussierungsprozessen deutlich effektiver gestaltet werden. Damit wurde eine Grundlage für die Entwicklung von noch leistungsfähigeren und genaueren Proteinanalyseverfahren gelegt.

Ein Beispiel für eine auf dem System der Isoelektrischen Fokussierung basierenden Weiterentwicklung in der Proteinanalyse ist die 2D-Gelelektrophorese. Eine weit verbreitete klinische Anwendung ist die Untersuchung auf oligoklonale Banden in Liquor und Blutserum.