二維凝膠電泳(2-DE)是廣為蛋白質(zhì)組學(xué)科學(xué)家們應(yīng)用的經(jīng)典技術(shù)之一，蛋白混合物在兩個(gè)維度上被分離。第一步是常規(guī)的等電聚焦，此過(guò)程中蛋白質(zhì)根據(jù)其等電點(diǎn)被分離。接著，第二維使用SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)，將蛋白質(zhì)按分子量進(jìn)一步分離。上述兩步操作在互相垂直的兩個(gè)方向上，使分離的蛋白可以鋪滿整塊凝膠板。
分離只是一部分。分離后的蛋白需要在凝膠上顯色，才能用于后續(xù)的定量研究，或從凝膠上取出用于鑒定。一些情況下，傾向于用銀染或考馬斯亮藍(lán)染色膠上的蛋白，然后測(cè)定蛋白點(diǎn)顯色的強(qiáng)度。另外，熒光染色法也十分普遍。各種染色法的靈敏度不同，在實(shí)踐中選用何種染色法，要考慮它們的成本。
另一類顯色技術(shù)是在2-DE分離前對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行處理。與上述染色技術(shù)不同，這項(xiàng)處理要求發(fā)生一種化學(xué)反應(yīng)，以確保蛋白質(zhì)和試劑在電泳過(guò)程中結(jié)合在一起。這種技術(shù)可使用許多種熒光標(biāo)記試劑。常用的基于青色素的CyDyes染料是包含三種染料的一套系列，這三種染料發(fā)色不同，因此可以比較不同條件下的蛋白(如疾病和健康的樣本)。
日前，來(lái)自三個(gè)國(guó)家的科學(xué)家在一項(xiàng)“五中心研究”中對(duì)一套新的商用的標(biāo)記染料進(jìn)行了評(píng)估。赫爾曼·約瑟夫·蒂爾澤(Hermann-Josef Thierse)和來(lái)自海德?tīng)柋ご髮W(xué)、弗萊堡、薩拉戈薩、猶他州及位于海德?tīng)柋さ牡聡?guó)癌癥研究中心的同事們共同進(jìn)行了三種馬來(lái)酰亞胺染料的相關(guān)研究，研究發(fā)現(xiàn)，與CyDyes染料類似，這些馬來(lái)酰亞胺染料與蛋白質(zhì)的半胱氨酸的巰基反應(yīng)，能生成熒光衍生物。
生成的熒光衍生物為發(fā)射波長(zhǎng)為530nm的藍(lán)色染料Dy-505-MAL、發(fā)射波長(zhǎng)為572nm的綠色染料Dy-555-MAL，以及發(fā)射波長(zhǎng)為671nm的紅色染料Dy-635-MAL。在最初的實(shí)驗(yàn)中，這些熒光衍生物均與人體血清白蛋白(HAS)發(fā)生了反應(yīng)，蛋白再用SDS-PAGE分離。
檢測(cè)結(jié)果中，每一個(gè)標(biāo)記的蛋白質(zhì)均會(huì)產(chǎn)生清晰的發(fā)射光譜，但存在的問(wèn)題是在檢測(cè)Dy-505-MAL時(shí)，Dy-555-MAL會(huì)出現(xiàn)重疊信號(hào)。Dy-555-MAL標(biāo)記的蛋白也是三個(gè)被標(biāo)記的蛋白質(zhì)中僅有的一個(gè)會(huì)在凝膠上產(chǎn)生拖尾/條紋的，因此，在進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)中將這一染料排除。
利用剩下的兩個(gè)染料，標(biāo)記的HSA的熒光發(fā)射得到了很好的發(fā)射強(qiáng)度-蛋白質(zhì)濃度線性關(guān)系圖，便于進(jìn)行定量研究。而且它們具有很高的靈敏度，檢測(cè)限為0.13n gHSA，這與CyDyes的效果大致類似，且優(yōu)于從通常的Flamingo染色點(diǎn)得到的1 ng檢測(cè)限，線性范圍可以擴(kuò)展超過(guò)3～4個(gè)數(shù)量級(jí)。
用該染料標(biāo)記在用接觸性過(guò)敏原鎳處理或自然生長(zhǎng)的人角質(zhì)細(xì)胞中培養(yǎng)出來(lái)的蛋白，得到了比Flamingo染色法更高的凝膠圖像質(zhì)量，且可以在每塊凝膠中檢測(cè)出1000多個(gè)斑點(diǎn)，檢測(cè)數(shù)量增加了三倍。
利用以上兩種染料，鑒定出1584個(gè)蛋白點(diǎn)，并且在標(biāo)記樣本之間找到了677個(gè)準(zhǔn)確的匹配。進(jìn)一步的分析，有534個(gè)蛋白點(diǎn)專一結(jié)合DY-505-MAL，373個(gè)專一結(jié)合DY-635-MAL。因此，當(dāng)綜合兩塊膠的結(jié)果時(shí)，只有43% (677/1584)的蛋白質(zhì)匹配;不匹配暫時(shí)認(rèn)為是由于標(biāo)記后改變了蛋白質(zhì)的遷移特性造成的。
結(jié)論是，不同的蛋白質(zhì)組學(xué)分析方法在使用2D凝膠時(shí)受到了限制。然而，研究者表示這兩種染料仍適合于使用單染料的凝膠-凝膠實(shí)驗(yàn)，這與角質(zhì)細(xì)胞證實(shí)的結(jié)果相同。對(duì)受控的和鎳處理的細(xì)胞的凝膠電泳結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果顯示染色點(diǎn)高度一致，其中80%未受鎳影響，11%下調(diào)控，9%上調(diào)控。
由于標(biāo)記的蛋白質(zhì)可以使用質(zhì)譜分析，所以隨后的蛋白質(zhì)鑒定用通常的方法也可以進(jìn)行。
2D凝膠電泳差譜法中標(biāo)記染料的局限性或許對(duì)一些用戶產(chǎn)生了障礙，但不失為一種替代性方法。其它在DY范圍內(nèi)的染料或許會(huì)提供更多一致的遷移特征。
上述標(biāo)記法的成本大約比CyDye飽和標(biāo)記套裝低50倍，因此成本可能是促使用戶選擇的一個(gè)因素。但最重要的是，這種方法會(huì)提高蛋白的覆蓋率、靈敏度和染色點(diǎn)質(zhì)量，這些均會(huì)吸引研究者的注意，同時(shí)也會(huì)節(jié)約研究者的時(shí)間。