Tvådimensionell (2D) gelelektrofores är en metod som forskare använder för att ta isär och analysera proteinblandningar genom att först separera band av proteiner längs två olika axlar. Det är en teknik som oftast används när man hanterar komplicerade eller tjocka blandningar av proteiner, ofta med överlappande storlekar av proteiner. 2D gelelektrofores skiljer sig från endimensionell gelelektrofores eftersom den förstnämnda metoden använder separation av proteiner baserat på två olika proteinegenskaper, medan endimensionell gelelektrofores vanligtvis separerar proteiner baserat på en enda egenskap, som proteinstorlek.
Gelelektrofores används ofta i forskning för att separera molekyler genom att utnyttja det faktum att många biologiska molekyler, som DNA, har en elektrisk laddning. Detta faktum kan användas till fördel för forskare eftersom laddade molekyler kan separeras efter storlek genom ett poröst substrat som agaros genom att applicera en spänningsgradient över en porös, jonisk gel. Med tiden kommer molekyler att passera genom denna gel, mot laddningen som är motsatt den naturliga laddningen av molekylen. Små molekyler och tungt laddade molekyler rör sig båda snabbare än stora molekyler eller proteiner som är svagt laddade. I 2D gelelektrofores, efter att ha separerat proteiner genom en enda egenskap, som skapar en gradient, kan en gel sedan vändas i sidled för att separera de tidigare resulterande banden baserat på en andra egenskap.
2D-gelelektrofores använder ofta molekylära laddningar av proteiner som en egenskap genom vilken proteinaggregat kan separeras i enkomponentproteiner. Proteinmassa är en annan vanlig egenskap som används för att separera proteiner i 2D-gelelektrofores. Efter att proteiner har körts på en gel genom en enda bana i endimensionell gelelektrofores, kan den gelén sedan snurras i en centrifug, vilket drar ner de tyngre proteinerna snabbare än de mindre, mindre massiva proteinerna. Dragets riktning är vinkelrät mot den riktning som proteinerna drogs genom gelén på grund av attraktion till en elektrisk laddning genom en spänningsgradient.
Elektrofores har många användningsområden i molekylära studier, inklusive separation av proteiner baserat på syntetiserade egenskaper, som proteinmärkning. Proteinseparation baserad på en karakteristisk massa används också när proteiner är taggade med andra molekyler. Denna teknik kan användas med dessa proteinkomplex eftersom de märkta proteinerna kommer att falla lättare genom en gel än omärkta proteiner.
Medan många separationsgeler i laboratorier är gjorda av agaros, görs proteinseparation med 2D-gelelektrofores bäst på polyakrylamidgeler. Dessa typer av geler används i Western Blots och andra proteinstorleksbaserade analyser. Agaros används oftare för separation av DNA-segment.