细胞膜蛋白与细胞浆蛋白抽

将在药物开发进程中发挥重要作用2011年03月26日 来源： 科技日报 作者： 常丽君　　本报讯 据每日科学网近日报道，美国范德堡大学研究人员开发出一种新型激光技术，可检测细胞膜上的蛋白质和其它多种生物分子之间的相互反应。这种检测将在药物开发进程中发挥重要作用。 　　人类细胞中约有7000种蛋白质，其中30%在细胞膜上，控制细胞分子运作机制的信号有60%—70%由这些膜蛋白产生，因此当前市场上约一半的药物都是瞄准细胞膜蛋白。但因为膜蛋白很难提纯，科学家在研究它们的结构时面临很多困难。现有的检测膜手段大多是将膜蛋白从其所处环境中分离，或用不同方式如荧光标签加以修改，以分析它们的活性。这些方法不仅昂贵耗时，还可能会影响目标膜蛋白的功能。　　范德堡大学化学生物研究院化学教授达里尔·波恩霍普领导的研究小组和斯克里普斯研究院合作，开发了一种名为“后向散射干涉仪”（BSI）的新型激光技术，能精确检测出膜蛋白和自然界中各种分子之间的结合力。　　BSI操作起来很简单，只要把两种分子混合装入一个充满液体的显微镜小盒中，用一束类似于条形码扫描仪的红色激光照射，就能测出它们之间的结合力。小盒的几何形状调整合适后，激光就会产生干涉图案，而这种干涉图案对分子之间的反应非常敏感。如果分子开始互相作用，图案就开始变换。　　为了检验BSI的准确性，研究人员制造了一种含有GM1小蛋白质的合成膜，霍乱毒素要进入细胞，主要结合对象就是这种小蛋白质。他们把霍乱毒素B和这些膜混合，检测出的结合力结果与用其他方法所得到的结果一致。为了进一步确认，他们还用了一种和胸腺癌相关的天然分离膜和3种分别与疼痛、发炎和神经传导素GABA（用于放松、睡眠和调节紧张）相关的蛋白质膜进行检验，把包含这些蛋白质的膜和对应结合分子相混合，用BSI技术测得的值也和用其他方法得到的结果一样。　　此外，该技术进入商业化也前景广阔，范德堡大学对新型激光检测技术已申请了专利，并已获得3项批准。他们还专门成立了一家分子传感公司对新技术进行独家开发。

美国科学家彼得阿格雷博士因找到了允许水分子出入的细胞膜蛋白“水通道”，而荣获2003年度诺贝尔化学奖，但该通道的具体工作机制却一直是未解之谜。记者近日从中科院上海应用物理研究所获悉，我国科学家在此基础上续写下文，发现这种纳米级水通道上具有两把“锁”，分别通过力学和电学开关机制控制着水分子进出。该研究成果已发表在国际权威学刊《美国科学院院刊》（PNAS）在线版上。　　在生物体内，蛋白水通道和周围的水溶液中都存在电荷。在纳米和分子尺度上，这些通道因为热噪音效应引起力学形变和电荷移位，这会否影响水通道的开或关？上海应用物理所方海平课题组与浙大、浙江师大、IBM公司研究所和哥伦比亚大学科研人员合作，采用纳米级“碳管”作为生物膜蛋白水通道的简化模型开展研究，结果发现，水分子在通过水通道时，不仅对作用在水通道管壁上的力学响应具有开关特性，对管壁上的电荷响应也有极好的开关特性。研究表明：有效力学信号会导致管壁产生足够大的形变，由此带来开或关的状态变化；而只有在水分子与外界电荷的作用距离非常接近时，通道才会响应，迅速开或关。　　专家认为，这一新发现的机制不仅对生物化学有意义，对设计人工分子机器也具有一定启示性。来源:解放网-解放日报

[b][font=宋体]整合蛋白和跨膜蛋白定义：[/font][/b][font=宋体] [/font][font=宋体]整合蛋白和跨膜蛋白是两类重要的蛋白质，它们在细胞分子水平上起着重要的作用。[/font][font=宋体] [/font][font=宋体]整合蛋白，也称为内在蛋白或跨膜蛋白，部分或全部镶嵌在细胞膜中或内外两侧，以非极性氨基酸与脂双分子层的非极性疏水区相互作用而结合在质膜上。它们是生物膜的基本结构成分，许多具重要生理功能的膜蛋白均属整合蛋白，如膜结合的酶类、载体蛋白、通道蛋白、膜受体等。[/font][font=宋体] [/font][font=宋体]跨膜蛋白，是可以跨越细胞膜的蛋白，它在细胞的信号传递系统中担当着重要的角色。跨膜蛋白在结构上可以分为单次跨膜、多次跨膜、多亚基跨膜等，它们具有能够跨越细胞膜的能力。[/font][font=宋体] [/font][b][font=宋体]整合蛋白和跨膜蛋白在位置、结构和功能上存在显著的差异[/font][/b][font=宋体] [/font][font=宋体]①位置：整合蛋白主要存在于细胞质内，细胞核或其他非细胞膜结构中，它们容易在细胞中自由移动。而跨膜蛋白则嵌入细胞膜中，一部分位于细胞膜的胞外侧，另一部分位于细胞膜的胞内侧，形成了一个穿过细胞膜的通道。[/font][font=宋体][font=宋体]②结构：整合蛋白的结构通常由两个独立的部分组成，一个是靠近细胞膜的膜结合区域（[/font][font=Calibri]TM[/font][font=宋体]），另一个是靠近细胞骨架的非膜结合区域（[/font][font=Calibri]N-TM[/font][font=宋体]）。当接受到外界的信号时，整合蛋白的[/font][font=Calibri]TM[/font][font=宋体]区域会被激活，把来自外界的信号转化为细胞内可以识别的信号，直接参与细胞信号传导系统中。[/font][/font][font=宋体]③功能：整合蛋白主要是用来从外界传达信号到细胞内，充当细胞与外界信号的桥梁。而跨膜蛋白则在细胞的信号传递系统中担当着重要的角色。[/font][font=宋体]总的来说，整合蛋白和跨膜蛋白在位置、结构和功能上存在显著的差异，这些差异使得它们在生物体中扮演着不同的角色。[/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=宋体]义翘神州提供[url=https://cn.sinobiological.com/resource/protein-review/transmembrane-proteins][b]跨膜蛋白表达与制备服务[/b][/url]，制备流程图：基因合成[/font][font=宋体]→载体构建→细胞转化[/font][font=Calibri]/[/font][font=宋体]转染→蛋白表达→细胞收集→细胞破碎→膜脂提取→膜脂增溶→蛋白纯化→质量检测，同时义翘拥有[/font][/font][b][font=宋体]三大跨膜蛋白制备平台[/font][/b][font=宋体]，可以为客户提供全面的多次跨膜蛋白产品和服务。同时，为基础研究和药物研发提供更加优质的原材料。[/font][font=宋体] [/font][b][font=宋体][font=Calibri]VLP[/font][font=宋体]技术平台[/font][/font][/b][font=宋体][font=宋体]正确折叠的膜蛋白在细胞膜上表达，类病毒颗粒[/font][font=Calibri]VLP[/font][font=宋体]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[/font][font=Calibri]VLP[/font][font=宋体]。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[/font][font=Calibri]100[/font][font=宋体]～[/font][font=Calibri]300[/font][font=宋体]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[/font][font=Calibri]VLP[/font][font=宋体]蛋白可直接像可溶蛋白一样进行包被进行[/font][font=Calibri]ELISA[/font][font=宋体]检测。[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=宋体]义翘神州已成功开发[/font][font=Calibri]VLP[/font][font=宋体]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。[/font][/font][font=宋体] [/font][b][font=宋体]去垢剂技术平台[/font][/b][font=宋体][font=宋体]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（[/font][font=Calibri]detergent[/font][font=宋体]）才能从膜上洗涤下来，[/font][font=Calibri]Detergent[/font][font=宋体]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[/font][font=Calibri]CMC[/font][font=宋体]（[/font][font=Calibri]Critical micelle concentration[/font][font=宋体]，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[/font][font=Calibri]Detergent[/font][font=宋体]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。[/font][/font][font=宋体] [/font][b][font=宋体][font=Calibri]Nanodisc[/font][font=宋体]技术平台[/font][/font][/b][font=宋体][font=Calibri]Nanodisc[/font][font=宋体]结构稳定，与天然的生物膜非常相似，使得[/font][font=Calibri]Nanodisc[/font][font=宋体]能够很好地应用于膜蛋白的研究。目前[/font][font=Calibri]Nanodisc[/font][font=宋体]平台有[/font][font=Calibri]2[/font][font=宋体]种方式，一种是基于苯乙烯马来酸酐共聚物（[/font][font=Calibri]SMA[/font][font=宋体]）组装的[/font][font=Calibri]SMA-Nanodisc[/font][font=宋体]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（[/font][font=Calibri]MSP[/font][font=宋体]）的[/font][font=Calibri]MSP-Nanodisc[/font][font=宋体]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[/font][font=Calibri]MSP[/font][font=宋体]进行组装。通过调整磷脂、[/font][font=Calibri]MSP[/font][font=宋体]和待组装膜蛋白三者的比例，可以使得待组装膜蛋白在[/font][font=Calibri]Nanodisc[/font][font=宋体]中呈不同聚集状态。义翘神州已成功搭建了[/font][font=Calibri]Nanodisc[/font][font=宋体]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、[/font][font=Calibri]cell-based assays[/font][font=宋体]等场景。[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=宋体]详情可以关注：[/font][font=Calibri]https://cn.sinobiological.com/resource/protein-review/transmembrane-proteins[/font][/font]