合成納米盤是小圓盤形結構,由通過合成聚合物環(huán)結合在一起的細胞膜磷脂組成。它們提供了細胞膜中天然膜蛋白環(huán)境的移動,幾乎相同的拷貝。因此,它們規(guī)避了增溶去垢劑的問題,使我們能夠穩(wěn)定和分離處于活性狀態(tài)的膜蛋白,以進行進一步的科學研究。
有幾種不同的聚合物可用于制造合成納米盤。每個都有自己的優(yōu)點和缺點
DIBMA
SMA
AASTY
AMPHIPOL
合成聚合物如何形成膜蛋白的納米盤?
細胞膜為我們最重要的蛋白質組之一:膜蛋白質組提供了環(huán)境。它們分為外周蛋白和整型蛋白,都具有某種疏水性,阻礙了正常條件下的溶解。
問題在于,當這些疏水區(qū)域與水或其他親水介質接觸時,膜蛋白的3D結構會崩潰,從而失去其功能。
為了避免這種情況發(fā)生,蛋白質科學家傳統(tǒng)上使用洗滌劑來掩蓋膜蛋白質的脆弱部分。但是基于洗滌劑的方法也有其自身的一系列問題,例如耗時的篩選過程或3D結構干擾。
然而,合成聚合物能夠從其單體中形成聚合物鏈,插入到所需膜蛋白周圍的細胞膜中(參見 無花果。2,頂部的紅色線)。就像餅干切割機一樣,膜蛋白從膜中溶解,聚合物使膜蛋白在新形成的納米盤中保持穩(wěn)定。
相應的親和色譜步驟可以精確分離穩(wěn)定的目標蛋白并進行進一步的科學分析。
DIBMA :DIBMA是二異丁烯-馬來酸的縮寫。它形成的合成納米盤被稱為“DIBMA-脂質-顆?!?,簡稱DIBMALP。它與此處介紹的所有其他聚合物共享相同的協(xié)議。
為什么要選擇DIBMA?
與SMA和AASTY相比,DIBMA不吸收波長為280nm的光。這一點至關重要,因為該波長也用于通過吸光度測量進行蛋白質定量。SMA和AASTY納米盤不能用于此目的,因為它們的芳香環(huán)會扭曲蛋白質定量的測量結果。
為什么不應該使用DIBMA?
但是,這只是一個經(jīng)驗法則。與其他聚合物相比,一些蛋白質確實以更高的速率溶解DIBMA。另一個原因 篩分 將永遠保持重要。
DIBMA與洗滌劑的比較
圖5顯示了使用DDM洗滌劑的DIBMALP和相同構建體之間穩(wěn)定目標膜蛋白的量??梢郧宄乜吹剑珼DM在所需的kDA值約為40-60 kDa時具有更少的特定頻段。
為什么不應該使用DIBMA?
但是,這只是一個經(jīng)驗法則。與其他聚合物相比,一些蛋白質確實以更高的速率溶解DIBMA。另一個原因 篩分 將永遠保持重要。
DIBMA與洗滌劑的比較
使用DDM洗滌劑的DIBMALP和相同構建體之間穩(wěn)定目標膜蛋白的量??梢郧宄乜吹?,DDM在所需的kDA值約為40-60 kDa時具有更少的特定頻段。
DIBMA 的類型
不同的緩沖 DIBMAS - TRIS 或 HEPES 緩沖液
不同長度的 DIBMA - DIBMA 10 和 12 構建不同的大型聚合物鏈
不同電荷的DIBMAS-使DIBMAS對二價陽離子的耐受性更高 甘油和氨基葡萄糖基團已連接到原始DIBMA結構上
SMA是苯乙烯馬來酸酐的縮寫。它形成的合成納米盤被稱為“SMA-脂質-顆?!保喎QSMALP。
為什么要選擇SMA?
與DIBMA相比,SMA具有更高的膜蛋白溶解率。這意味著,與DIBMALP相比,使用SMALP可以獲得更多的膜蛋白。
為什么不應該選擇SMA?
AASTY
AASTY非常適合天然脂質納米盤,可有效從哺乳動物、細菌和酵母系統(tǒng)中提取膜蛋白(1,2)。AASTY在天然納米盤制備中的使用是由Anton Autzen博士和Henriette Autzen博士與斯坦福大學的Appel研究小組和加州大學舊金山分校的Yifan Cheng實驗室合作開發(fā)的。
為什么要使用AASTY
多余的AASTY共聚物可以在納米盤形成后通過透析去除(3)。這是因為聚合物分子量分布的分散性低,分子量在用于合成AASTY的可逆加成-破碎鏈轉移反應中得到高度控制。圖 9 對此進行了說明。
為什么不使用AASTY
使用陰離子共聚物時的主要挑戰(zhàn)之一是它們對二價陽離子的敏感性:過高的二價陽離子濃度會導致共聚物沉淀,從而喪失功能。作為一種陰離子共聚物,AASTY對二價陽離子敏感。這種靈敏度取決于共聚物中的丙烯酸含量,可以通過添加越來越多的鹽(如KCl和NaCl)來進一步降低(3)。AASTY共聚物可耐受更高濃度的鎂2+ 比卡2+,無論是在納米盤中還是在沒有脂質的情況下.
AMPHIPOLS
AMPHIPOLS是“兩親聚合物”的縮寫。
兩棲酚可以看作是使用聚合物進行膜蛋白穩(wěn)定的第一個重大成功。他們第一次提到這種用途來自 特里貝特等人,1996年。 當時,兩棲酚是穩(wěn)定膜蛋白的洗滌劑的替代品。但是片棲動物的不斷發(fā)展導致了所謂的 超溶質™兩棲動物。如前所述,兩棲動物的歷史可以追溯到1996年。當時,兩棲動物只能穩(wěn)定膜蛋白,但不能溶解膜蛋白。這第一個任務仍然需要用洗滌劑來完成,類似于 MSP 納米盤.但最近的發(fā)展改變了這種狀況。新型Ultrasolute™ Amphipols以快速簡便的方式結合了這兩個步驟,可與我們的其他合成聚合物相媲美。
為什么要使用超溶™兩棲動物?
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