Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Схематическое изображение нанодиска с встроенным 7-трансмембранным белком.
Схематическое изображение нанодиска MSP с встроенным 7-трансмембранным белком. Диаметр около 10 нм. Картинка из Sligar Lab

Nanodisc является синтетической мембранной системой модели , которая помогает в изучении мембранных белков . [1] Он состоит из липидного бислой из фосфолипидов с гидрофобным краем экранированного двумя амфипатических белками. Эти белки называются белками мембранных каркасов (MSP) и образуют двойной пояс. [2] [3] [4] Нанодиски структурно очень похожи на дискоидные липопротеины высокой плотности (ЛПВП), а MSP представляют собой модифицированные версии аполипопротеина A1 (апоА1), основного компонента ЛПВП. Нанодиски полезны при изучении мембранных белков.потому что они могут солюбилизировать и стабилизировать мембранные белки [5] и представляют собой более естественную среду, чем липосомы , детергентные мицеллы , бицеллы и амфиполы .

Искусство создания нанодисков прогрессировало, используя только MSP и липиды для создания частиц, что привело к альтернативным стратегиям, таким как пептидные нанодиски, которые используют более простые белки и синтетические нанодиски, которые не нуждаются в каких-либо белках для стабилизации.

Нанодиск MSP [ править ]

Исходный нанодиск был произведен производными апоА1 MSP с 2002 года. [2] Размер и стабильность этих дисков зависят от размера этих белков, который можно регулировать путем усечения и слияния. Как правило, белки MSP1 состоят из одного повтора, а белки MSP2 имеют двойной размер. [6] [7]

Пептидный нанодиск [ править ]

В пептидных нанодисках липидный бислой скринируется амфипатическими пептидами вместо двух MSP. Пептидные нанодиски структурно подобны нанодискам MSP, и пептиды также выстраиваются в двойной пояс. Они могут стабилизировать мембранные белки [8], но имеют более высокую полидисперсность и структурно менее стабильны, чем нанодиски MSP. Однако недавние исследования показали, что димеризация [9] и полимеризация [10] пептидов делают их более стабильными.

Синтетический / Родной нанодиск [ править ]

Другой способ имитации нативной липидной мембраны - синтетические полимеры . Сополимеры стирола и малеиновой кислоты (SMA) [11] [12], называемые SMALPs или Lipodisq, и диизобутилен-малеиновая кислота (DIBMA) [13] являются такими синтетическими полимерами (DIBMALP). Они могут растворять мембранные белки непосредственно из клеток или сырого экстракта. Они также использовались для изучения липидного состава нескольких организмов. [14] [15] [16] Было обнаружено, что все синтетические полимеры, содержащие группы стирола и малеиновой кислоты, могут солюбилизировать белки. [17] Эти наночастицы SMA также были протестированы в качестве возможного средства доставки лекарств [18]и для изучения сворачивания, посттрансляционных модификаций и липидных взаимодействий мембранных белков с помощью нативной масс-спектрометрии [19] .

Ссылки [ править ]

  1. ^ Liszewski К (1 октября 2015). «Рассмотрение структуры мембранных белков» . Новости генной инженерии и биотехнологии . 35 (17): 16-18, 21. DOI : 10.1089 / gen.35.07.09 . Нанодиски представляют собой самособирающиеся наноразмерные бислои фосфолипидов, которые стабилизируются с помощью сконструированных белков мембранного каркаса.
  2. ^ a b Байбурт TH, Гринькова Ю.В., Слигар С.Г. (2002). «Самосборка дискоидных фосфолипидных двухслойных наночастиц с белками мембранного каркаса». Нано-буквы . 2 (8): 853–856. Bibcode : 2002NanoL ... 2..853B . DOI : 10.1021 / nl025623k .
  3. ^ Bayburt TH, Sligar SG (май 2010). «Сборка мембранного белка в нанодиски» . Письма FEBS . 584 (9): 1721–7. DOI : 10.1016 / j.febslet.2009.10.024 . PMC 4758813 . PMID 19836392 .  
  4. ^ Скар-Гислинге Н., Симонсен Дж. Б., Мортенсен К., Фейденхансль Р., Слигар С. Г., Линдберг Мёллер Б. и др. (Октябрь 2010 г.). «Эллиптическая структура фосфолипидных двухслойных нанодисков, инкапсулированных каркасными белками: роль липидов и белка» . Журнал Американского химического общества . 132 (39): 13713–22. DOI : 10.1021 / ja1030613 . PMC 4120756 . PMID 20828154 .  
  5. ^ Денисов И.Г., Sligar SG (январь 2011). «Цитохромы P450 на нанодисках» . Biochimica et Biophysica Acta . 1814 (1): 223–9. DOI : 10.1016 / j.bbapap.2010.05.017 . PMC 2974961 . PMID 20685623 .  
  6. ^ Денисов И.Г., Гринькова Ю.В., Lazarides А.А., Sligar SG (март 2004). «Направленная самосборка монодисперсных фосфолипидных двухслойных нанодисков с контролируемым размером». Журнал Американского химического общества . 126 (11): 3477–87. DOI : 10.1021 / ja0393574 . PMID 15025475 . 
  7. ^ Гриньков Ю.В., Денисов И.Г., Sligar SG (ноябрь 2010). «Разработка расширенных белков мембранного каркаса для самосборки растворимых наноразмерных липидных бислоев» . Белковая инженерия, дизайн и отбор . 23 (11): 843–8. DOI : 10,1093 / белок / gzq060 . PMC 2953958 . PMID 20817758 .  
  8. ^ Midtgaard СР, Педерсен МС, Kirkensgaard JJ, KK Соренсен, Мортенсен К, Йенсен КДж, Arleth л (февраль 2014). «Самособирающиеся пептиды образуют нанодиски, которые стабилизируют мембранные белки». Мягкая материя . 10 (5): 738–52. DOI : 10.1039 / c3sm51727f . PMID 24651399 . 
  9. ^ Ларсен А.Н., Соренсен К.К., Йохансен Н.Т., Мартель А., Киркенсгаард Дж. Дж., Дженсен К. Дж. И др. (Июль 2016 г.). «Димерные пептиды с тремя различными линкерами самоорганизуются с фосфолипидами с образованием пептидных нанодисков, которые стабилизируют мембранные белки» . Мягкая материя . 12 (27): 5937–49. Bibcode : 2016SMat ... 12.5937L . DOI : 10.1039 / c6sm00495d . PMID 27306692 . 
  10. Перейти ↑ Kondo H, Ikeda K, Nakano M (октябрь 2016 г.). «Формирование устойчивых к денатурации липидных нанодисков контролируемого размера амфифильным самополимеризирующимся пептидом». Коллоиды и поверхности. B, Биоинтерфейсы . 146 : 423–30. DOI : 10.1016 / j.colsurfb.2016.06.040 . PMID 27393815 . 
  11. ↑ Bada Juarez JF, Harper AJ, Judge PJ, Tonge SR, Watts A (июль 2019 г.). «От химии полимеров до структурной биологии: разработка SMA и родственных амфипатических полимеров для экстракции и солюбилизации мембранных белков». Химия и физика липидов . 221 : 167–175. DOI : 10.1016 / j.chemphyslip.2019.03.008 . PMID 30940445 . 
  12. ^ Ноулз TJ, Финка Р, Смит С, Лин Ю.П., Dafforn Т, М Overduin (июнь 2009 г.). «Мембранные белки, неповрежденные солюбилизированные в липиде, содержащем наночастицы, связанные сополимером стирола и малеиновой кислоты». Журнал Американского химического общества . 131 (22): 7484–5. DOI : 10.1021 / ja810046q . PMID 19449872 . 
  13. ^ Олуволе АО, Klingler Дж, Danielczak В, Бабалолы JO, Варгас С, G Пабст, Келлера S (декабрь 2017 г.). «Формирование липид-бислойных нанодисков сополимером диизобутилена и малеиновой кислоты (DIBMA)». Ленгмюра . 33 (50): 14378–14388. DOI : 10.1021 / acs.langmuir.7b03742 . PMID 29160078 . 
  14. ^ Lavington S, Watts A (ноябрь 2020). «Технологии липидных наночастиц для изучения рецепторов, связанных с G-белком, в липидной среде» . Биофизические обзоры . 12 (6): 1287–1302. DOI : 10.1007 / s12551-020-00775-5 . PMID 33215301 . 
  15. ^ Barniol-Xicota M, Verhelst SH (февраль 2021). «Липидомный и гель-анализ нанодисков сополимера малеиновой кислоты выявляет различия в составе солюбилизированных мембран» . Биология коммуникации . 4 (1): 218. DOI : 10.1038 / s42003-021-01711-3 . PMID 33594255 . 
  16. ^ Бада Хуарес JF, О'Рурк D, судья PJ, Лю LC, Ходжкин J, Уоттс A (август 2019). «Lipodisqs для липидомики эукариотов с сохранением жизнеспособности: чувствительность и устойчивость к инфекции Leucobacter, связанные с составом кутикулы C.elegans». Химия и физика липидов . 222 : 51–58. DOI : 10.1016 / j.chemphyslip.2019.02.005 . PMID 31102583 . 
  17. ^ «Диизобутилен-малеиновая кислота (ДИБМА)» . Куб Биотех . Проверено 21 февраля 2019 .
  18. ^ Torgersen ML, судья PJ, Bada Juarez JF, Pandya AD, Fusser M, Davies CW и др. (Апрель 2020 г.). «Физико - химическая характеристика, токсичность и в естественном условиях биораспределение Исследование в дискообразном, на основе липида Drug Delivery Vehicle: Lipodisq Наночастица Содержащей доксорубицин». Журнал биомедицинских нанотехнологий . 16 (4): 419–431. DOI : 10,1166 / jbn.2020.2911 . PMID 32970975 . 
  19. ^ Хой К.К., Бада Хуарес Дж.Ф., судья П.Дж., Йен Х.Й., Ву Д., Виналс Дж. И др. (Март 2021 г.). «Не содержащие детергентов наночастицы Lipodisq способствуют масс-спектрометрии с высоким разрешением свернутых интегральных мембранных белков» . Нано-буквы . DOI : 10.1021 / acs.nanolett.0c04911 . PMC 8050825 . PMID 33787280 .  

Внешние ссылки [ править ]

  • Технология нанодисков от лаборатории Стивена Слигара
  • Собранные нанодиски для нанесения с бесклеточными лизатами
  • HDL и нанодиски - обзор технологии нанодисков в UIUC
  • Фосфолипидные двухслойные нанодиски Резюме лаборатории Аткинса в Вашингтонском университете
  • Купить MSP Плазмиду для MSP можно приобрести в AddGene.
  • Веб-сайт нативных нанодисков SMA Веб-сайт международного исследовательского сообщества, использующего SMA или другие полимеры (например, DIBMA) в качестве альтернативы обычным детергентам и синтетической липидной среде, найденным в MSP-Nanodisc.