Ramona Bosch
Les nanodisques sont des bicouches phospholipidiques discoïdales à l'échelle nanométrique entourées de protéines d'échafaudage membranaire hélicoïdales amphipathiques stabilisantes (MSP). Pour la synthèse des nanodisques, la protéine d'échafaudage membranaire MSP1D1 est utilisée (un dérivé de l'apo lipoprotéine A-1 humaine produit par génie génétique). Ces dernières années, l'utilisation de ces membranes reconstituées contenant des protéines intégrées est devenue de plus en plus importante, par exemple pour l'étude des protéines associées à la membrane. Dans les études connues, les nanodisques sont assemblés en ajoutant un mélange micelles-détergent-phospholipide organisé à un système aqueux contenant les MSP. Lors de l'élimination du détergent, des particules de 10 nm de diamètre se forment. Malheureusement, les nanodisques résultants sont désordonnés dans cette solution, et par conséquent un traitement simple et ultérieur en une membrane ordonnée et dirigée ne peut pas être facilement réalisé. L'objectif de ce travail est donc de créer des membranes biomimétiques constituées de nanodisques réticulés avec le translocon SecYEG comme complexe protéique intégré pour un transport biologique actif de protéines cibles potentielles. L'approche doit maintenant être remplacée par une synthèse continue centrée sur la membrane nano-disque active biomimétique. Par rapport à la méthode décrite précédemment, la synthèse se déroulera dans un système aqueux-organique à deux phases, où les composants requis tels que les MSP et les phospholipides sont ajoutés en continu. Les phospholipides s'accumulent sous forme de molécules amphiphiles dans la couche limite et les MSP sont localisés dans la couche hydrophobe. Comme dans la synthèse discontinue, on suppose que le bon rapport MSP-phospholipide se produit lors d'un assemblage spontané des nanodisques. Ces nanodisques alignés planaires seront mis en réseau via des cystéines qui sont situées dans les protéines d'échafaudage membranaire. Ces cystéines servent de liaisons croisées pour les liaisons disulfures. La membrane résultante permet une fonction d'investigation dirigée des protéines membranaires et donc les membranes biomimétiques constituées de nano-disques interconnectés ont la perspective de servir d'excellent outil biotechnologique et peuvent être appliquées dans la recherche de protéines associées à la membrane dirigée ainsi que dans le développement de méthodes pour la séparation sélective ou le transport de biomolécules. Les protéines de couche sont représentées par un vaste assortiment de tailles, de structures et de capacités, y compris des congrégations complexes supra-subatomiques à différents niveaux avec de nombreuses protéines formant des machines subatomiques raffinées. Elles effectuent les fonctions cellulaires les plus importantes, notamment la phosphorylation oxydative et le siphonnage de protons, la liaison ATP, le transport de métabolites, la signalisation intra-cellulaire et cellulaire, la combinaison de films et la correspondance entre les compartiments cellulaires, la biosynthèse de nombreux mélanges, notamment les lipides, les hormones stéroïdes et leurs filiales et la dégradation des xénobiotiques et des métabolites internes. Processus formateurs, notamment la motilité cellulaire, la liaison, la reconnaissance,La conception neuronale et de nombreux autres événements fondamentaux sont entièrement contrôlés par les protéines de la membrane. Les protéines de la membrane constituent la principale ligne de détection et de résistance pour la réponse cellulaire aux blessures, au stress oxydatif, aux infections virales et sont directement impliquées dans de nombreux autres processus fondamentaux pour le fonctionnement cellulaire. La biophysique, la chimie organique, la science fondamentale et la science cellulaire des protéines de la membrane représentent une part large et importante de la recherche scientifique actuelle. Quatre prix Nobel au cours des quinze dernières années ont été décernés pour les découvertes dans le domaine des protéines de la membrane : 2003 et 2012 en sciences, et 2004 et 2013 en physiologie et médecine. Les recherches axées sur la biophysique des couches et la chimie organique sont très vastes et comprennent des recherches fondamentales utilisant une variété de méthodes, des efforts pour découvrir des éléments généraux et des mouvements pratiquement significatifs, caractérisant la partialité et la sélectivité des ligands responsables, à la fois comme substrats et modulateurs allostériques, des objectifs de compréhension de la science de la catalyse enzymatique, le concept de transduction de l'énergie et le stade de la motilité et la formation de particules et d'atomes par des transporteurs et des stations. Souvent, ces capacités cellulaires fondamentales sont contrôlées par des structures supra-subatomiques de protéines, de lipides et d'acides nucléiques, par exemple ces structures dans la photosynthèse captant la lumière, la fusion d'acides nucléiques et de polymères protéiques, la détection et le mouvement des micro-organismes et des cellules eucaryotes et entre les relations compartimentales. Certaines de ces propriétés peuvent être étudiées en utilisant des protéines purifiées sans bicouche lipidique, soit dans des nettoyants, soit dans d'autres mimétiques non bicouches pour éviter l'encombrement. Quoi qu'il en soit, un nombre important de facteurs fondamentaux pour la fonction des protéines de couche et de leurs structures dépendent clairement des communications protéines-lipides et, dans l'ensemble, la couche constitue une partie fondamentale de leur fonction. La plupart des protéines de couche sont dénaturées ou présentent une activité modifiée lorsqu'elles sont expulsées de leur bicouche locale. Des lipides spécifiques sont nécessaires aux processus centrés sur la couche, par exemple, le processus de coagulation sanguine rendu possible par l'introduction sur une surface anionique. Le rôle administratif de la cardiolipine dans la fonction de certains transporteurs, le rôle des phosphoinositides dans l'activation des protéines motrices qui contrôlent la formation de poignées centrales dans le déplacement cellulaire, la formation de structures de signalisation complexes entrecoupées de variables électrostatiques, sont quelques exemples. Un examen approprié de ces cadres nécessite des stratégies exploratoires qui permettent des estimations dans la vue des bicouches lipidiques, ou de les remplacer par d'autres systèmes mimétiques de film.1–8 auparavant, cela a été limité à l'utilisation de vésicules et de liposomes car ils offrent une compartimentation interne/externe et une vaste région de bicouche qui peut permettre la portabilité d'autres protéines et lipides,Si la dispersion ou le développement de structures multi-protéiques est nécessaire, l'utilisation de structures vésiculaires présente de nombreuses difficultés. Dans l'ensemble, les échantillons obtenus sont troubles, gluants, instables sur des périodes prolongées, rapides et ont tendance à se diviser en zones isolées par étapes, tant en termes d'hétérogénéité des fragments que d'hétérogénéité auxiliaire. Les écrits généraux sur les liposomes et les vésicules ne seront pas étudiés dans le cadre de cet engagement. Les bicelles et les structures bicouches élargies similaires ont été utilisées avec succès dans certaines applications de RMN, bien que la difficulté de contrôler la taille et d'éviter la combinaison soit parfois problématique.9,10 C'est compte tenu de ces limitations que les Nanodiscs11,12 ont fourni une méthodologie alternative qui a permis des analyses subatomiques et des analyses utilitaires de structure des protéines de film. Les nanodisques sont actuellement une technique de décision largement reconnue pour une vaste gamme d'analyses biophysiques et biochimiques. De plus, comme nous le verrons dans cet article, les nanodisques permettent de produire une bibliothèque stable de nanoparticules solubles qui reflètent de manière fiable le protéome de la couche et trouvent ainsi une utilisation dans le criblage à haut débit et les applications indicatives. En hébergeant des protéines de couche réfractaire, la technologie Nanodisc a également trouvé une large utilisation dans le détachement, la purification et la solubilisation de protéines de couche pour des techniques de préparation et de recherche. Comme nous le verrons également, les nanodisques ont trouvé une application directe dans la livraison thérapeutique et dans la création de réactions immunitaires contrôlées.L'innovation des nanodisques a également trouvé une large application dans le détachement, la purification et la solubilisation des protéines de film pour les techniques de préparation et de recherche. Comme cela sera également décrit, les nanodisques ont trouvé une application directe dans la délivrance thérapeutique et dans la création de réactions immunitaires contrôlées.L'innovation des nanodisques a également trouvé une large application dans le détachement, la purification et la solubilisation des protéines de film pour les techniques de préparation et de recherche. Comme cela sera également décrit, les nanodisques ont trouvé une application directe dans la délivrance thérapeutique et dans la création de réactions immunitaires contrôlées.
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