Gel de poliacrilamida

Qué es el gel de poliacrilamida

La poliacrilamida se obtiene mediante la polimerización de un monómero, la acrilamida, en presencia de un agente entrecruzante, la N,N'-metilenbisacrilamida (bisacrilamida). La reacción se inicia con persulfato de amonio y se cataliza con TEMED (N,N,N',N'-tetrametilendiamina). El resultado es un hidrogel transparente: una red tridimensional de cadenas poliméricas entrecruzadas que retiene gran cantidad de agua en sus poros. Esos poros funcionan como un tamiz molecular: las moléculas más pequeñas los atraviesan con facilidad, mientras que las de mayor tamaño encuentran más resistencia y avanzan con mayor lentitud cuando se aplica un campo eléctrico.

Lo que hace especialmente útil al gel de poliacrilamida es la posibilidad de ajustar el tamaño de ese tamiz. Variando la concentración total de monómero y la proporción de bisacrilamida respecto a la acrilamida, el operador controla la porosidad del gel y, con ella, el rango de pesos moleculares que puede separar. Un gel al 7,5 % de acrilamida tiene poros relativamente grandes y separa bien proteínas de alto peso molecular; uno al 15 % tiene poros más estrechos y resuelve proteínas pequeñas con mayor nitidez.

La técnica PAGE y sus variantes

PAGE es el acrónimo de polyacrylamide gel electrophoresis. En su variante nativa, las proteínas migran conservando su estructura tridimensional, de modo que la separación depende tanto de la carga neta de cada molécula como de su forma y tamaño. Es útil cuando interesa mantener la actividad biológica de la proteína después de la carrera electroforética.

Con la adición de dodecilsulfato sódico (SDS), la técnica se transforma en SDS-PAGE. El detergente desnaturaliza las proteínas y las recubre uniformemente de carga negativa, anulando las diferencias de carga intrínseca. En estas condiciones, la migración a través del gel depende casi exclusivamente del peso molecular, lo que convierte a la SDS-PAGE en un método sencillo para estimar la masa de una proteína desconocida comparándola con patrones de peso conocido.

Precisamente gracias a esta técnica recibió su nombre la proteína p53. Cuando fue identificada en 1979, los investigadores la separaron por SDS-PAGE y observaron que migraba a una posición correspondiente a 53 kilodaltons. Luego se supo que el peso molecular real es menor (unos 43,7 kDa), pero la denominación ya se había asentado.

Diferencias con el gel de agarosa

El otro gran soporte para electroforesis es la agarosa, un polisacárido extraído de algas rojas. La agarosa forma geles con poros considerablemente mayores que los de la poliacrilamida, lo que la hace idónea para separar fragmentos grandes de ADN (del orden de cientos a miles de pares de bases). En la práctica de laboratorio, la agarosa es la primera elección para ácidos nucleicos, y la poliacrilamida, para proteínas y fragmentos de ácidos nucleicos de tamaño pequeño que necesitan una resolución que la agarosa no puede ofrecer.

Existe una diferencia práctica importante. La agarosa gelifica por enfriamiento y puede refundirse, mientras que la polimerización de la acrilamida es una reacción química irreversible: una vez formado, el gel no puede volver a su estado líquido. Esa irreversibilidad obliga a preparar el gel justo antes de usarlo (o a recurrir a geles preformados comerciales), pero garantiza una red de poros muy uniforme y reproducible.

Preguntas frecuentes

¿Es tóxica la acrilamida?

Sí, la acrilamida sin polimerizar es un compuesto neurotóxico y potencialmente carcinógeno. Por eso se manipula con guantes y en campana de extracción. Una vez polimerizada e incorporada al gel, la toxicidad se reduce drásticamente porque el monómero libre queda atrapado en la red del polímero. Los laboratorios tratan los geles usados como residuo químico.

¿Qué significan las siglas PAGE?

Polyacrylamide gel electrophoresis, es decir, electroforesis en gel de poliacrilamida. Cuando se añade SDS al sistema, se habla de SDS-PAGE.

¿Por qué el gel de poliacrilamida es preferible al de agarosa para proteínas?

Porque sus poros son mucho más pequeños y uniformes. Las proteínas, con masas típicas entre 10 y 200 kDa, necesitan un tamiz fino para separarse con buena resolución. La agarosa tiene poros demasiado grandes para retener eficazmente moléculas de ese tamaño, y las bandas quedarían difusas o mal definidas.

Referencias

1. Departamento de Bioquímica y Biología Molecular, Universidad de Alcalá. SDS-PAGE: electroforesis en gel de poliacrilamida. ChemEvol.
2. Departamento de Bioquímica y Biología Molecular, Universidad de Alcalá. Simulador de electroforesis SDS-PAGE. Biomodel.
3. Torres CF et al. Electroforesis en gel de poliacrilamida-SDS como herramienta analítica. Tecnología y Ciencias del Agua.
4. Departamento de Bioquímica y Biología Molecular, Universidad de Alcalá. Electroforesis de proteínas y de ácidos nucleicos. Biomodel.