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膜支架蛋白 (MSP) 納米盤(pán)

更新時(shí)間:2023-04-11      點(diǎn)擊次數(shù):1561

MSP納米盤(pán)通過(guò)膜支架蛋白(MSP)結(jié)合在一起。MSP 可以是載脂蛋白 (apo) A-I 的截短形式,其包裹在脂質(zhì)雙層的貼片上以形成圓盤(pán)狀顆?;蚣{米盤(pán) (5)。MSP提供面向脂質(zhì)疏水尾部的疏水表面,以及外部的親水表面。這種設(shè)置使納米盤(pán)高度溶于水溶液。一旦組裝成納米盤(pán),膜蛋白可以在沒(méi)有去垢劑的情況下保存在溶液中(5)。

大小: MSP 納米盤(pán)的尺寸范圍在 7 - 17 nm 之間。它由使用的膜支架蛋白決定。表2描述了Cube Biotech提供的膜支架蛋白以及它導(dǎo)致哪些納米盤(pán)尺寸。相同MSP蛋白的MSP納米盤(pán)尺寸均勻,直徑僅相差+/- 1nm。這非常適合冷凍電鏡研究。

MSP納米盤(pán)的其他優(yōu)點(diǎn)
與其他膜蛋白增溶和重構(gòu)系統(tǒng)相比,MSP納米盤(pán)具有許多優(yōu)勢(shì),特別是在配體結(jié)合研究、構(gòu)象動(dòng)力學(xué)分析和蛋白質(zhì)相互作用研究方面(6)。納米盤(pán)可用于在類(lèi)似于天然膜的人工環(huán)境中重建膜蛋白,例如GPCR或轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。

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這些納米盤(pán)穩(wěn)定的蛋白質(zhì)可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)色譜程序直接純化。所得的純化膜蛋白-納米盤(pán)復(fù)合物可用于需要接觸蛋白質(zhì)的生理細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外表面的應(yīng)用,從而允許不受限制地接觸拮抗劑、激動(dòng)劑、G 蛋白和其他相互作用伙伴 (7)。

A:結(jié)合納米盤(pán)和無(wú)細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)
從表達(dá)質(zhì)粒開(kāi)始,膜蛋白可以在無(wú)細(xì)胞系統(tǒng)中產(chǎn)生。預(yù)組裝的納米盤(pán)以整合新生膜蛋白的混合物提供(8)。不需要添加洗滌劑,從而最大限度地減少了可能的偽影。或者,可以包括生物素化或同位素標(biāo)記等修飾。
B:洗滌劑溶解蛋白的兩步重構(gòu)
從合適的洗滌劑中的純化膜蛋白開(kāi)始,加入膜支架蛋白和磷脂。含有膜蛋白的納米盤(pán)自發(fā)形成,并且可以通過(guò)親和或體積排阻色譜純化(6,7)。
C:從膜直接溶解
從表達(dá)目標(biāo)蛋白質(zhì)的膜開(kāi)始,加入去垢劑和膜支架蛋白。膜磷脂、膜蛋白和 MSP 組裝形成納米盤(pán)復(fù)合物 (5)。在這里,獲得了代表膜蛋白群的納米盤(pán)復(fù)合物的混合物,可用于蛋白質(zhì)組學(xué)研究。如果需要,可以通過(guò)親和色譜純化單個(gè)膜蛋白-納米盤(pán)復(fù)合物。與方法B相比,接觸洗滌劑的時(shí)間明顯縮短(數(shù)小時(shí)與數(shù)天)。

磷脂的選擇 - 適當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)活性的關(guān)鍵

如前所述,MSP納米盤(pán)的磷脂組成是人造的。這意味著必須事先確定應(yīng)該構(gòu)成目標(biāo)膜蛋白的人工膜環(huán)境的使用的磷脂。但是有很多磷脂可供選擇,那么選擇哪一種呢?當(dāng)面對(duì)這個(gè)問(wèn)題時(shí),請(qǐng)參閱我們常用的MSP納米盤(pán)磷脂列表。

這種選擇,還有許多其他磷脂已經(jīng)成功地單獨(dú)或組合使用(8,25)。脂質(zhì)的選擇已被證明對(duì)蛋白質(zhì)活性至關(guān)重要(8),例如在脂質(zhì)促進(jìn)蛋白質(zhì)寡聚的情況下(25)。使用組裝的納米盤(pán)進(jìn)行無(wú)細(xì)胞表達(dá)是篩選各種脂質(zhì)和脂質(zhì)混合物對(duì)蛋白質(zhì)影響的快速簡(jiǎn)便方法。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)直接從膜級(jí)分溶解時(shí),內(nèi)源性磷脂被攜帶并摻入納米盤(pán)復(fù)合物中,這可能會(huì)增強(qiáng)蛋白質(zhì)活性。

MSP納米盤(pán)在科學(xué)中的應(yīng)用示例

MSP Nanodiscs首先由Sligar和同事描述(3,4)。它們?yōu)榉€(wěn)定膜蛋白提供了合適的環(huán)境,以研究配體、激動(dòng)劑或拮抗劑通過(guò) NMR 和 SPR 等方法結(jié)合 (9,10)。納米盤(pán)被證明可以提高冷凍電鏡中跨越膜的蛋白質(zhì)區(qū)域的分辨率 (22,26)。膜支架蛋白可以用組氨酸標(biāo)記,以促進(jìn)蛋白質(zhì)-納米盤(pán)復(fù)合物的純化、檢測(cè)和固定化。其他納米盤(pán)應(yīng)用包括共振拉曼(11),MALDI(13),非共價(jià)質(zhì)譜(25),蛋白質(zhì)活化研究(14),時(shí)間分辨熒光光譜(15)和蛋白質(zhì)結(jié)晶(24)。重組成納米盤(pán)的抗原已被用于提高小鼠的免疫原性反應(yīng),顯示出它們用作疫苗的潛力(16)。 此外,整個(gè)膜蛋白質(zhì)組 大腸桿菌 被重組成納米盤(pán),從而產(chǎn)生可溶的膜蛋白庫(kù)(15)。在納米盤(pán)中重組的蛋白質(zhì)可以轉(zhuǎn)移到雙細(xì)胞以提高NMR分辨率(23)。即使是可溶的脂質(zhì)相互作用蛋白質(zhì)也在納米盤(pán)的幫助下進(jìn)行分析(20)。表3列出了納米盤(pán)應(yīng)用的示例。


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