2D-Elektrophorese zur Aufklärung mitochondrialer Erkrankungen

Aufklärung der Pathophysiologie neuropädiatrischer, mitochondrialer Erkrankungen Mito-Variabilität"

R. Paulat, B. Conrad, D. Heinze
In Zusammenarbeit mit Prof. Dr. M. Schülke-Gerstenfeld
(Klinik für Pädiatrie mit Schwerpunkt Neurologie, CVK)

Für die Klinik der Pädiatrie mit Schwerpunkt Neurologie soll eine 2D-Elektrophorese aufgebaut werden, mit der eine Eiweißlösung auf einer Oberfläche linear aufgetragen werden kann. Die zu konstruierende Heizung soll die durch eine Kanüle strömenden Proteine auf 97°C heizen. Die Eiweißlösung wird dabei bis zu einem maximalen Volumenstrom von 10ml/h durch die Kanüle gepumpt. Die auf einer Verfahrbühne befestigte Heizung wird in einer variablen Geschwindigkeit zwischen 29mm/h und 578mm/h entlang einer Strecke von 29cm bewegt.

Die Elektrophorese ist eine häufig angewandte Methode in der Gentechnik. Die Molekülgemische, meist Protein- oder Nuklein­säure­gemische werden einem elektrischen Spannungsfeld ausgesetzt. Die einzelnen Moleküle bewegen sich in diesem Feld aufgrund ihrer elektrischen Ladung und ihrer Größe unterschiedlich schnell und werden dadurch getrennt.
Eine große Schwierigkeit der 2D-Elektrophorese besteht in der schlechten Auftrennung von Membranproteinen. Mit der konzipierten Anlage soll dieses Problem auf eine andere als die bisher übliche Weise gelöst werden.
In der ersten Dimension werden die Proteine nun durch Elution (Austreiben adsorbierter Stoffe aus einem Adsorptionsmittel) getrennt.

In der zweiten Dimension ist ein Gerät erforderlich, welche die eluierten Proteine langsam entlang der Oberkante eines Gels aufbringt. Das Aufbringen muss steuerbar, sehr langsam und ohne Verwirbelungen geschehen.
Darüber hinaus muss das Proteingemisch zur Denaturierung, kurz vor dem Auf­tragen auf das Gel, auf ca. 90 Grad C erhitzt werden. Die Erhitzung wird durch die oben genannte elektronisch gesteuerte Heizspule erreicht. Die Programmierung der Heizung kann für die jeweilige Anwendung angepasst werden.

Im verwendeten JUMO-Regler werden alle Parameter nach dem Start automatisch aktiviert. Voreingestellt sind Regelparameter mit pro­portionalen, integralen und differenziellen Komponenten.
Das Auftragen der Proteinlösung auf die Gel-Oberfläche erfolgt mit Hilfe eines durch eine steuerbaren Motor angetriebenen Schneckentriebes.