Les protéines sont des chaînes d'acides aminés, chacun ayant différentes valeurs de pH. Le pH global de la protéine est composé du mélange des valeurs de pH des acides aminés individuels comme ils forment des ions dans la solution particulière dans laquelle ils sont dissous. Le point isoélectrique (pI) d'une protéine est le pH à laquelle cette protéine n'a pas de charge nette. Cette propriété peut être exploitée pour séparer la protéine avec le pi connu d'autres protéines dans un mélange hétérogène.
Les acides aminés ont un groupe amino terminal qui est basique, ayant un pH élevé. L'autre extrémité de l'acide aminé est le carboxyle terminal qui est acide, avec un pH bas. A des valeurs de pH différentes, les acides aminés sur les protéines peuvent varier selon leurs fonctions. Protéines dessous de leur point isoélectrique ont une charge positive. En revanche, ceux dessus de ce point ont une charge négative.
Pour exploiter la connaissance du point isoélectrique pour la purification de protéines, un mélange de protéines est soumise à un champ électrique. Cela se fait couramment dans des gels d'agarose ou de polyacrylamide, et est connue comme la focalisation isoélectrique. Une technique plus ancienne consiste à réaliser la procédure à plus grande échelle dans une colonne de verre en utilisant une solution de saccharose avec des électrodes à chaque extrémité. Les composés sont ajoutés appelées ampholytes qui provoquent la formation d'un gradient de pH constante. Lorsque le gel ou la colonne est soumise au courant électrique, les protéines migrent jusqu'à ce qu'ils atteignent le point theirisoelectric, puis reste stationnaire.
Protéines sur des gels sont généralement rendus visibles par un colorant qui se lie protéines. Parfois, si les enzymes sont à l'étude, un substrat peut être utilisé qui donne une réaction colorée. Normes sont généralement utilisés qui ont des protéines de points isoélectriques connus.
Une fois qu'on sait où la protéine désirée est situé, une technique courante consiste à couper la protéine isolée du gel. La protéine peut ensuite être purifié et séquence. Une fois que la séquence est connue, elle peut être utilisée pour concevoir des amorces pour la réaction en chaîne par polymérase (PCR) et utilisé pour cloner le gène de la protéine si la matière d'acide nucléique approprié est disponible.
La focalisation isoélectrique est aussi une façon commune pour analyser les protéines étroitement liées à voir comment ils sont différents les uns des autres. Une complication peut être que les protéines peuvent avoir des sucres liés à eux. Ceci est appelé la glycosylation et peut affecter le pI de la protéine. Il peut ressembler à il y a plusieurs protéines avec des points isoélectriques différents, alors qu'en fait, il y a juste une protéine qui a été différemment glycosylée. Les protéines purifiées par des procédés classiques tels que la Chromatographie sont parfois analysées par focalisation isoélectrique pour assurer leur pureté.