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      生物物理學(xué)家提出了膜蛋白結(jié)晶的新方法
      
			
      
				2019-01-02 11:20:58
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			  來(lái)源：
			
      
		
      
				
		
      
			
      來(lái)自MIPT，Jülich研究中心(德國(guó))和Institut de Biologie Structurale(法國(guó))的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種新的膜蛋白結(jié)晶方法。科學(xué)家們首次表明，被稱為“納米圓盤”的細(xì)胞膜合成片中的膜蛋白可以轉(zhuǎn)移到脂質(zhì)立方相中并結(jié)晶。該研究發(fā)表在ACS晶體生長(zhǎng)與設(shè)計(jì)中，將使科學(xué)家能夠在確定的膜環(huán)境中進(jìn)行功能研究之后使膜蛋白結(jié)晶，避免常常關(guān)鍵的去污劑溶解過(guò)程，這通常會(huì)影響其功能和結(jié)構(gòu)完整性并使蛋白質(zhì)不可結(jié)晶。
      

      生物物理學(xué)家提出了膜蛋白結(jié)晶的新方法
      

      膜蛋白對(duì)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究(例如藥物開(kāi)發(fā)和光遺傳學(xué))都非常感興趣。它們負(fù)責(zé)活細(xì)胞中的各種過(guò)程，控制細(xì)胞對(duì)環(huán)境的反應(yīng)和跨細(xì)胞膜的分子運(yùn)輸。它們是非常重要的藥物靶標(biāo)，它們的結(jié)構(gòu)對(duì)藥理學(xué)非常重要。對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的了解促進(jìn)了新藥的開(kāi)發(fā)，并提供了對(duì)基本生物過(guò)程的見(jiàn)解。
      

      不幸的是，解決膜蛋白結(jié)構(gòu)是結(jié)構(gòu)生物學(xué)的主要挑戰(zhàn)。在7000種預(yù)測(cè)的人膜蛋白中，結(jié)構(gòu)僅為數(shù)十種而已知。由于它們的兩親性質(zhì)，膜蛋白必須從細(xì)胞膜中提取并溶解在水溶液中以進(jìn)行生化研究和隨后的結(jié)晶。以前，科學(xué)家不得不使用稱為洗滌劑的“肥皂”分子來(lái)穩(wěn)定溶液中的膜蛋白。然而，這些分子傾向于損害蛋白質(zhì)穩(wěn)定性和功能性，通常損害生物物理和結(jié)構(gòu)分析。
      

      近期膜蛋白研究中最突出的成就之一是用于膜蛋白處理的膜模擬納米圓盤的發(fā)明。納米圓盤是細(xì)胞膜的盤狀片段，被工程化的蛋白質(zhì)“帶”包圍以使它們?cè)谒芤褐蟹€(wěn)定。有趣的是，我們的身體也使用類似的顆粒，稱為脂蛋白，通過(guò)血管運(yùn)輸脂質(zhì)和膽固醇分子的“束”。在膜生物化學(xué)中使用這種顆粒的概念最初是由Stephen Sligar在2002年提出的。從那時(shí)起，納米圓盤已經(jīng)在膜蛋白的生物化學(xué)和生物物理學(xué)研究中找到了許多應(yīng)用。與清潔劑不同，納米圓盤為膜蛋白重折疊和穩(wěn)定提供了更像天然的環(huán)境。此外，可以改變納米圓盤直徑和脂質(zhì)組成以模擬特定膜蛋白的細(xì)胞膜，使得可以在其近乎天然的狀態(tài)下重建膜蛋白的大復(fù)合物。
      

      納米圓盤還廣泛用于使用核磁共振(NMR)，冷凍電子顯微鏡，原子力顯微鏡和其他方法研究膜蛋白的結(jié)構(gòu)。
      

      直接使用嵌入納米圓盤中的膜蛋白進(jìn)行結(jié)晶對(duì)結(jié)構(gòu)生物學(xué)非常重要，但盡管付出了相當(dāng)大的努力，但研究人員還未能證明這是可能的。MIPT科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種將納米圓盤中嵌入的膜蛋白直接轉(zhuǎn)移到基于脂質(zhì)的結(jié)晶基質(zhì)并生長(zhǎng)適合高分辨率X射線衍射研究的膜蛋白晶體的方法。在新提出的方法中，含有膜蛋白的納米圓盤“溶解”在結(jié)晶基質(zhì)中，之后結(jié)晶由脂質(zhì)雙層相整體的性質(zhì)驅(qū)動(dòng)。以這種方式獲得的晶體質(zhì)量與使用傳統(tǒng)方案生長(zhǎng)的晶體相當(dāng)，
      

      “我們希望在目前的研究中探索的方法可以應(yīng)用于膜蛋白的結(jié)晶。納米圓盤輔助穩(wěn)定膜蛋白與最先進(jìn)的結(jié)晶技術(shù)的結(jié)合可以幫助世界各地的科學(xué)家為了更好地了解膜蛋白的結(jié)構(gòu)和功能，“該論文的第一作者，MIPT膜蛋白高級(jí)研究實(shí)驗(yàn)室的研究員Mikhail Nikolaev說(shuō)。
      
			

			
        
      
			
      
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