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跨膜蛋白与通道蛋白的区别:跨膜蛋白制备平台详解
Ins_bf0c01c3
2023/11/13
私聊
生命科学仪器综合讨论
跨膜蛋白是生物体内广泛存在的一类蛋白质,它们在细胞膜上以不同的方式与其相互作用,从而发挥各种生物学功能。根据不同的结构和功能,
跨膜蛋白可以分为三种类型:通道型跨膜蛋白、受体型跨膜蛋白和泵型跨膜蛋白。
通道型跨膜蛋白是跨膜蛋白中最为简单的类型,它们主要的功能是在细胞膜上形成一些具有选择性通透性的孔道,使得离子和小分子物质能够通过。通道型跨膜蛋白具有多个跨膜域,通常由
α 螺旋和 β 折叠两种二级结构组成。α 螺旋通道如
K+
通道能够容纳阳离子,β 折叠如离子泵
Na+/K+-ATPase
能够承载各种离子。
受体型跨膜蛋白是一类比较复杂的蛋白质,它们能够接受信号分子的结合,从而调节细胞内的生物学路径。受体型跨膜蛋白通常由单个跨膜域和两个不同构的端基组成,其中一个端基是细胞外的受体结构域,能够特异性地与信号分子结合;另外一个端基是细胞内的调节结构域,能够将受体活性传递到细胞内部。受体型跨膜蛋白具有多种作用方式,如酪氨酸激酶受体,转录因子受体等。
泵型跨膜蛋白是一类能够通过能量输入来驱动物质运输的蛋白质。它们能够将离子或者小分子物质从低浓度区域转运到高浓度区域,从而维持细胞内的化学平衡和稳态。泵型跨膜蛋白一般由多个跨膜域组成,并能借助外源性能量如
ATP
进行运输。常见的泵型跨膜蛋白有
Na+/K+-ATPase, H+/K+-ATPase
等。
义翘神州提供跨膜蛋白制备平台,包括:
VLP
技术平台
/
去垢剂技术平台
/Nanodisc
技术平台。
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
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。
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
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
详情可以关注:
https://cn.sinobiological.com/resource/protein-review/transmembrane-proteins
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