新聚合物允許研究人員研究蛋白質(zhì)如何折疊起作用

密歇根大學(xué)的生物物理學(xué)家和化學(xué)家們創(chuàng)造了一種模仿細(xì)胞膜的新型聚合物，使細(xì)胞膜內(nèi)的蛋白質(zhì)能夠在合成材料中自然折疊和發(fā)揮作用。

這可以讓研究人員有機(jī)會(huì)研究蛋白質(zhì)在阿爾茨海默病和癌癥肆虐的細(xì)胞中的表現(xiàn)。該聚合物也可用于藥物遞送系統(tǒng)：它對(duì)活組織無(wú)害，并且可形成直徑約8至60納米的大納米圓盤(pán)。

“這種納米圓盤(pán)已經(jīng)被其他人證明是最好的細(xì)胞膜模擬物，但以前的納米圓盤(pán)的主要問(wèn)題是它們太小 - 直徑只有20納米，”主要作者Ayyalusamy Ramamoorthy說(shuō)， Robert W. Parry化學(xué)與生物物理學(xué)院教授。“我們已經(jīng)能夠打開(kāi)光盤(pán)，形成一個(gè)更大的壽司式光盤(pán)，最高可達(dá)60納米，這是一項(xiàng)了不起的成就。”

細(xì)胞膜中發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)難以通過(guò)生物物理和生物化學(xué)方法進(jìn)行研究：它們位于細(xì)胞膜內(nèi)的脂質(zhì)雙層環(huán)境中，難以模擬。UM的Ramamoorthy實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)并合成了新的聚合物，該聚合物形成脂質(zhì)納米圓盤(pán)，以提供這些蛋白質(zhì)可以折疊并自然結(jié)構(gòu)化的合適環(huán)境。

合成聚合物破壞大洋蔥狀多層脂質(zhì)結(jié)構(gòu)，形成稱(chēng)為“納米圓盤(pán)”的小塊脂質(zhì)雙層。這些納米圓盤(pán)的形狀像壽司，聚合物包裹在一層脂質(zhì)雙層周?chē)?。?dāng)研究人員想要研究特定的膜蛋白時(shí)，他們可以將該蛋白質(zhì)重新組合成聚合物納米圓盤(pán)，以檢測(cè)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)的相互作用以及藥物與蛋白質(zhì)的相互作用等。

然后，研究人員使用一種稱(chēng)為核磁共振成像的技術(shù)，在納米圓盤(pán)內(nèi)的原子水平上對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行成像。這些技術(shù)正在Ramamoorthy實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)，用于研究稱(chēng)為細(xì)胞色素P450的酶的結(jié)構(gòu)，該酶負(fù)責(zé)代謝多種藥物，并且還監(jiān)測(cè)與阿爾茨海默病和2型糖尿病有關(guān)的淀粉樣蛋白的聚集。

新發(fā)現(xiàn)的聚合物及其形成脂質(zhì)納米圓盤(pán)的能力將對(duì)細(xì)胞膜中發(fā)現(xiàn)的各種蛋白質(zhì)的原子分辨率結(jié)構(gòu)測(cè)定和功能分析產(chǎn)生重大影響。

該研究發(fā)表于Wiley-VCH，Ramamoorthy的研究小組已就該聚合物申請(qǐng)了美國(guó)專(zhuān)利。

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