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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

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Flag，Strep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。

①VLP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100～300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VLP（virus-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CMC（Critical 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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