Η ηλεκτροφόρηση γέλης δύο διαστάσεων (2D) είναι μια μέθοδος που χρησιμοποιούν οι επιστήμονες για να χωρίσουν και να αναλύσουν πρωτεϊνικά μείγματα διαχωρίζοντας πρώτα ζώνες πρωτεϊνών κατά μήκος δύο διαφορετικών αξόνων. Είναι μια τεχνική που χρησιμοποιείται συχνότερα όταν έχουμε να κάνουμε με περίπλοκα ή παχύρρευστα μείγματα πρωτεϊνών, συχνά με επικαλυπτόμενα μεγέθη πρωτεϊνών. Η ηλεκτροφόρηση γέλης 2D διαφέρει από την μονοδιάστατη ηλεκτροφόρηση γέλης επειδή η πρώτη μέθοδος χρησιμοποιεί διαχωρισμό πρωτεϊνών με βάση δύο διαφορετικά πρωτεϊνικά χαρακτηριστικά, ενώ η μονοδιάστατη ηλεκτροφόρηση γέλης συνήθως διαχωρίζει πρωτεΐνες με βάση ένα μοναδικό χαρακτηριστικό, όπως το μέγεθος πρωτεΐνης.
Η ηλεκτροφόρηση γέλης χρησιμοποιείται συχνά στην έρευνα για τον διαχωρισμό μορίων χρησιμοποιώντας το γεγονός ότι πολλά βιολογικά μόρια, όπως το DNA, έχουν ηλεκτρικό φορτίο. Αυτό το γεγονός μπορεί να χρησιμοποιηθεί προς όφελος των επιστημόνων, επειδή τα φορτισμένα μόρια μπορούν να διαχωριστούν κατά μέγεθος μέσω ενός πορώδους υποστρώματος όπως η αγαρόζη, εφαρμόζοντας μια κλίση τάσης σε ένα πορώδες, ιονικό πήκτωμα. Με την πάροδο του χρόνου, τα μόρια θα περάσουν μέσα από αυτό το πήκτωμα, προς το φορτίο που είναι αντίθετο από το φυσικό φορτίο του μορίου. Τα μικρά μόρια και τα βαριά φορτισμένα μόρια κινούνται πιο γρήγορα από τα μεγάλα μόρια ή τις πρωτεΐνες που είναι ασθενώς φορτισμένα. Στην ηλεκτροφόρηση γέλης 2D, μετά τον διαχωρισμό των πρωτεϊνών μέσω ενός μοναδικού χαρακτηριστικού, το οποίο δημιουργεί μια κλίση, ένα πήκτωμα μπορεί στη συνέχεια να περιστραφεί προς τα πλάγια για να διαχωριστούν αυτές οι προηγούμενες ζώνες με βάση ένα δεύτερο χαρακτηριστικό.
Η ηλεκτροφόρηση γέλης 2D συχνά χρησιμοποιεί μοριακά φορτία πρωτεϊνών ως ένα χαρακτηριστικό με το οποίο τα συσσωματώματα πρωτεΐνης μπορούν να διαχωριστούν σε πρωτεΐνες ενός συστατικού. Η πρωτεϊνική μάζα είναι ένα άλλο κοινό χαρακτηριστικό που χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό πρωτεϊνών στην ηλεκτροφόρηση γέλης 2D. Αφού οι πρωτεΐνες περάσουν σε ένα πήκτωμα μέσω μιας μονής λωρίδας σε μονοδιάστατη ηλεκτροφόρηση γέλης, αυτό το πήκτωμα μπορεί στη συνέχεια να περιδινηθεί σε μια φυγόκεντρο, τραβώντας τις βαρύτερες πρωτεΐνες προς τα κάτω πιο γρήγορα από τις μικρότερες, λιγότερο μαζικές πρωτεΐνες. Η κατεύθυνση της έλξης είναι κάθετη προς την κατεύθυνση που οι πρωτεΐνες τραβήχτηκαν μέσω της γέλης λόγω της έλξης σε ένα ηλεκτρικό φορτίο μέσω μιας βαθμίδωσης τάσης.
Η ηλεκτροφόρηση έχει πολλές χρήσεις σε μοριακές μελέτες, συμπεριλαμβανομένου του διαχωρισμού πρωτεϊνών με βάση τα συνθετικά χαρακτηριστικά, όπως η επισήμανση πρωτεΐνης. Ο διαχωρισμός πρωτεϊνών με βάση μια χαρακτηριστική μάζα χρησιμοποιείται επίσης όταν οι πρωτεΐνες συνδέονται με άλλα μόρια. Αυτή η τεχνική μπορεί να χρησιμοποιηθεί με αυτά τα πρωτεϊνικά σύμπλοκα επειδή οι πρωτεΐνες που έχουν επισημανθεί θα πέφτουν πιο εύκολα μέσω ενός πηκτώματος από τις πρωτεΐνες χωρίς ετικέτα.
Ενώ πολλά πηκτώματα διαχωρισμού στα εργαστήρια είναι κατασκευασμένα από αγαρόζη, ο διαχωρισμός πρωτεϊνών με ηλεκτροφόρηση γέλης 2D γίνεται καλύτερα σε πηκτώματα πολυακρυλαμιδίου. Αυτοί οι τύποι πηκτωμάτων χρησιμοποιούνται σε Western Blots και σε άλλους προσδιορισμούς με βάση το μέγεθος πρωτεΐνης. Η αγαρόζη χρησιμοποιείται συχνότερα για τον διαχωρισμό τμημάτων DNA.