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跨膜蛋白制备流程与平台的详细解析

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    2023/10/10
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生命科学仪器综合讨论

  • 跨膜蛋白按功能可以分为多种类型,其中包括G蛋白偶联受体(GPCR)、离子通道、转运蛋白以及其他类型受体等。这些蛋白在细胞内发挥着不同的作用,例如在信号传递、物质转运和细胞通讯等方面。GPCR是一类广泛存在于生物体中的跨膜蛋白,它们可以识别并与外界分子相互作用,从而引发各种细胞内信号,因此它们被用作药物筛选的靶标。离子通道则可以调节细胞内外的离子浓度,如钠离子、钾离子、钙离子等,这对于细胞的正常运作至关重要。转运蛋白则可以协助物质的跨膜运输,对生物体代谢进行调控。这些跨膜蛋白虽然功能不同,但是在生物体中发挥着各自独特和不可或缺的作用。



    跨膜蛋白表达与制备

    多次跨膜蛋白由于其复杂的结构、具有多个疏水跨膜区以及在宿主细胞中表达水平极低等特点,使得其制备具有一定难度。需要采用合适的表达载体、宿主细胞、培养条件和纯化工艺等方法,来优化表达和纯化过程,如添加辅助蛋白,利用FlagStrep等填料进行纯化等方法,最大程度地减少水解和构象异常等问题的发生,从而获得高效、高纯度、正确构象的跨膜蛋白产物。

    跨膜蛋白制备流程:

    基因合成→载体构建→细胞转化/转染→蛋白表达→细胞收集→细胞破碎→膜纸提取→膜纸增溶→蛋白纯化→质量检测



    随着现代药物研究的发展,对于跨膜蛋白的需求越来越高,传统的跨膜蛋白制备方法已不能满足现代药物研发的需求。义翘神州致力于跨膜蛋白的产品开发,成功实现了多次跨膜蛋白的高效表达、纯化。与此同时,配备完备的技术流程和专业的技术人员,搭建了三大技术平台,可以为客户提供全面的多次跨膜蛋白产品和服务。同时,为基础研究和药物研发提供更加优质的原材料。



    VLP技术平台

    正确折叠的膜蛋白在细胞膜上表达,类病毒颗粒VLP通过出芽的方式包裹上携带有靶标蛋白的细胞膜,形成包膜的VLP。它是由病毒的衣壳蛋白通过自组装而形成的纳米级颗粒(直径约100300纳米),不含病毒核酸,不能进行自主复制,生产操作过程中较为安全。产生的VLP蛋白可直接像可溶蛋白一样进行包被进行ELISA检测。



    义翘神州已成功开发VLP技术平台,它可以将完整天然构象的膜蛋白展示在类病毒颗粒表面,这种方法不仅可以保留膜蛋白的完整结构,同时也能够真实地模拟其在细胞膜上的位置和构象。



    利用VLP平台制备跨膜蛋白具有以下优势:

    ? 全长跨膜蛋白,保持完整的天然构象

    ? 适用于动物免疫、ELISA检测、CAR阳性率检测、抗体筛选等



    义翘神州提供:VLP形式的膜蛋白表达服务



    义翘神州搭建了基于HEK293表达系统的VLPvirus-like particle)技术平台,能够将目的膜蛋白完整展示在VLP表面,使其能够像普通蛋白一样进行检测,义翘神州目前可以为客户提供膜蛋白定制服务,助力药物研发进程。



    二、去垢剂技术平台

    由于存在疏水结构域,跨膜蛋白与膜的结合非常紧密,需要用去垢剂(detergent)才能从膜上洗涤下来,Detergent作为一种两亲性分子,疏水尾部包裹目的蛋白的疏水区域,亲水头部位于与溶液接触的界面。微团的形成是膜蛋白增溶的基础,当去垢剂浓度高于CMCCritical micelle concentration,临界胶束浓度)时会形成微团,增溶后,去垢剂将蛋白周围的磷脂置换,从而实现收集目标膜蛋白的目的,后续再进行蛋白纯化,最终蛋白呈现在含有Detergent的溶液中。义翘神州成功搭建了去垢剂技术平台,利用该平台可有效提高跨膜蛋白的产量和纯度。



    去垢剂技术平台的优势:

    ? 可精确定量

    ? 胶束为膜蛋白疏水基团提供保护并稳定构象

    ? 适用于动物免疫、ELISA检测、SPR/BLI检测等



    三、Nanodisc技术平台

    Nanodisc结构稳定,与天然的生物膜非常相似,使得Nanodisc能够很好地应用于膜蛋白的研究。目前Nanodisc平台有2种方式,一种是基于苯乙烯马来酸酐共聚物(SMA)组装的SMA-Nanodisc平台,如下图(左)所示,它可以直接从细胞膜上提取膜蛋白,使其变为可溶性蛋白,组装完成的蛋白样品很稳定,更能维持蛋白的天然构象。另一种是基于膜骨架蛋白(MSP)的MSP-Nanodisc平台(下图右),它需要先将膜蛋白利用去垢剂制备出来,然后再加入磷脂分子和MSP进行组装。通过调整磷脂、MSP和待组装膜蛋白三者的比例,可以使得待组装膜蛋白在Nanodisc中呈不同聚集状态。义翘神州已成功搭建了Nanodisc技术平台,利用跨膜蛋白与磷脂结合能够维持其良好活性的特性,制备出稳定的产品,满足动物免疫、抗体筛选、cell-based assays等场景。



    SMA-Nanodisc技术平台的优势:

    ? 可精确定量

    ? SMA共聚物包裹的膜蛋白稳定性更好,有助于更好地研究膜蛋白的结构和功能

    ? 适用于动物免疫、ELISA检测、SPR/BLI检测、CAR阳性率检测及细胞实验等



    更多跨膜蛋白详情可以查看:https://cn.sinobiological.com/resource/protein-review/transmembrane-proteins
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