ナノディスク

Synthetic model membrane system

ナノディスクは、膜タンパク質の研究に役立つ合成モデル膜システムです。^[1]ナノディスクは、脂質二重層がタンパク質、ペプチド、合成ポリマーなどの両親媒性分子に囲まれた円盤状タンパク質です。^{[2]疎水性エッジが2つの}両親媒性タンパク質で覆われたリン脂質の脂質二重層で構成されています。これらのタンパク質は膜足場タンパク質 (MSP) と呼ばれ、二重ベルト状に整列します。^[3]^[4]^[5] ナノディスクは構造的に円盤状高密度リポタンパク質(HDL) と非常に類似しており、MSP はHDL の主成分であるアポリポタンパク質 A1 (アポA1) の改変バージョンです。ナノディスクは膜タンパク質を可溶化して安定化することができ^{[6] 、}リポソーム、洗剤ミセル、バイセル、アンフィポールよりもネイティブな環境であるため、膜タンパク質の研究に有用です。

ナノディスク製造技術は、粒子製造にMSPと脂質のみを使用する技術から進歩し、より単純なタンパク質を使用するペプチドナノディスクや、安定化にタンパク質を必要としない合成ナノディスクなどの代替戦略につながっています。

MSPナノディスク

最初のナノディスクは、2002年からアポA1由来のMSPによって作製されました。^[3]これらのディスクのサイズと安定性は、これらのタンパク質のサイズに依存しており、切断と融合によって調整できます。一般的に、MSP1タンパク質は1つの繰り返し配列で構成され、MSP2は2倍のサイズです。^[7]^[8]

ペプチドナノディスク

ペプチドナノディスクでは、脂質二重層は2つのMSPの代わりに両親媒性ペプチドによって遮蔽されています。ペプチドナノディスクは構造的にMSPナノディスクに類似しており、ペプチドは二重ベルト状に配列しています。ペプチドナノディスクは膜タンパク質を安定化させることができますが^{[9] 、MSPナノディスクよりも多}分散性が高く、構造的に不安定です。しかし、最近の研究では、ペプチドの二量体化^[10]と重合^[11]によって安定性が向上することが示されています。

合成/天然ナノディスク

天然の脂質膜を模倣するもう一つの方法は合成ポリマーである。スチレンマレイン酸共重合体（SMA）^[12]^[13]はSMALPまたはLipodisqと呼ばれ、ジイソブチレンマレイン酸（DIBMA）^{[14]はそのような合成ポリマー（DIBMALP）である。これらは}細胞または生の抽出物から直接膜タンパク質を可溶化することができる。また、いくつかの生物の脂質組成の研究にも使用されている。 ^[15]^[16]^[17]スチレンおよびマレイン酸基を含むすべての合成ポリマーはタンパク質を可溶化できることが発見された。^[18]これらのSMAナノ粒子は、薬物送達媒体としての可能性^{[19]や、膜タンパク質の折り畳み、翻訳後修飾、脂質相互作用の}天然質量分析による研究にもテストされている。^[20]これらは現在、クライオ電子顕微鏡（クライオEM）用の膜タンパク質構造を解明するために日常的に使用されており、例えばアエロリジン孔形成毒素（2.1Å分解能）では、脂質密度がモデル化され、孔形成メカニズムの理解に関連する重要な相互作用、膜内での正しい位置と固定が解明されました。^[21]

参考文献

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外部リンク

スティーブン・スライガー研究室のナノディスク技術
無細胞溶解液への応用のための組み立てられたナノディスク
HDLとナノディスク UIUCにおけるナノディスク技術の概要
リン脂質二重層ナノディスクワシントン大学アトキンス研究室による概要
MSPを購入する MSPのプラスミドはAddGeneから入手可能です
SMA ネイティブナノディスクの Web サイト MSP ナノディスクに見られる従来の洗剤や合成脂質環境の代替として SMA またはその他のポリマー (例: DIBMA) を使用する国際研究コミュニティの Web サイトです。

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