In‐vitro‐funktionalisierte Polymersomen: eine Strategie für die Wirkstoffsuche

May, Sylvia; Andreasson-Ochsner, Mirjam; Fu, Zhikang; Low, Ying Xiu; Tan, Chin Hon; Hoog, Hans‐Peter M. de; Ritz, Sandra; Nallani, Madhavan; Sinner, Eva‐Kathrin

doi:10.1002/ange.201204645

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“…The wide applicability of this technique was demonstrated with the expression of 85 different endogenous Escherichia coli membrane proteins using IVTT in liposomes [14]. Polymer membranes are also compatible with IVTT (figure 2), with the expression of Claudin-2 [16], G-protein-coupled receptors [15,17] and light-harvesting complex II [18] in polymersomes. However, as both liposomes and polymersomes are static compartments, they lack waste removal or recycling machinery, setting an upper limit to the amount of protein that can be produced before the concentration of inhibitory byproducts reaches toxic levels [19].…”

Section: Membrane-active Elements At Compartment Interfacesmentioning

confidence: 99%

The hallmarks of living systems: towards creating artificial cells

Yewdall¹,

Mason²,

Hest³

2018

Interface Focus.

144

122

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Despite the astonishing diversity and complexity of living systems, they all share five common hallmarks: compartmentalization, growth and division, information processing, energy transduction and adaptability. In this review, we give not only examples of how cells satisfy these requirements for life and the ways in which it is possible to emulate these characteristics in engineered platforms, but also the gaps that remain to be bridged. The bottom-up synthesis of life-like systems continues to be driven forward by the advent of new technologies, by the discovery of biological phenomena through their transplantation to experimentally simpler constructs and by providing insights into one of the oldest questions posed by mankind, the origin of life on Earth.

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Section: Membrane-active Elements At Compartment Interfacesmentioning

confidence: 99%

The hallmarks of living systems: towards creating artificial cells

Yewdall¹,

Mason²,

Hest³

2018

Interface Focus.

144

122

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Bacterial Reaction Centers Purified with Styrene Maleic Acid Copolymer Retain Native Membrane Functional Properties and Display Enhanced Stability

et al. 2014

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Integral membrane proteins often present daunting challenges for biophysical characterization, a fundamental issue being how to select a surfactant that will optimally preserve the individual structure and functional properties of a given membrane protein. Bacterial reaction centers offer a rare opportunity to compare the properties of an integral membrane protein in different artificial lipid/surfactant environments with those in the native bilayer. Here, we demonstrate that reaction centers purified using a styrene maleic acid copolymer remain associated with a complement of native lipids and do not display the modified functional properties that typically result from detergent solubilization. Direct comparisons show that reaction centers are more stable in this copolymer/lipid environment than in a detergent micelle or even in the native membrane, suggesting a promising new route to exploitation of such photovoltaic integral membrane proteins in device applications.

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Funktionelle Synthese des Lichtsammelkomplexes II in Polymermembran‐Architekturen

Zapf¹,

Tan²,

Reinelt³

et al. 2015

Angewandte Chemie

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Der Lichtsammelkomplex II (LHCII) hçherer Pflanzen ist eines der häufigsten Membranproteine.E in LHCII-Protein bindet 14 Chlorophyll-(acht Chl a,s echs Chl b)u nd 4Caro-tinoidmoleküle.[1] LHCII fungiert als Antennenkomplex und ist eines der wenigen Membranproteine,d ie spontan in vitro rückgefaltet werden kçnnen;a llerdings kommt es dabei zu einer ungerichteten, zufälligen Insertion in die entsprechende Membranumgebung.[2-4] LHC II ist ein interessantes Untersuchungsobjekt in der Membranproteinforschung und hat eine mçgliche biotechnologische Bedeutung als "Organisator" von Farbstoffen im Kontext von nachhaltigen, robusten und effizienten Solarzellen.[5] Bisherige LHCII-bezogene Ansätze sind abhängig von der Verfügbarkeit von Detergenzgereinigten LHC-Proteinen, die in relativ instabilen Lipidmembranen ohne Vorzugsrichtung rekonstituiert werden oder aus Isolaten von Thylakoidextrakten stammen. [6,7] Die In-vitro-Membran-unterstützte (assisted) Proteinsynthese (iMAPS), auch als "zellfreie" Expressionsstrategie beschrieben, in Kombination mit künstlichen Membranmaterialien wird von uns als eine robuste und zuverlässige Te chnik für eine De-novo-Synthese von Membranproteinen vorgestellt, wie es für GPCRs, [8] Claudin-2 [9] und weitere sehr verschiedenartige Membranproteine [10,11] bereits gezeigt wurde.J üngste Versuche,k onventionelle Lipidmembranen durch Polymermembranen zu ersetzen, ergeben eine weitere interessante Perspektive,d ad ie Letztgenannten definierte, reproduzierbare und vor allem chemisch und physikalisch robuste Membranarchitekturena ufweisen.[12] Wirh aben uns für Polymermembranen aus amphiphilen Diblockcopolymeren entschieden, da diese in wässriger Umgebung Lipidmembran-ähnliche Doppelschichten bilden.[12-14] Die Polymermembranen sind leicht variierbar in Bezug auf ihre Dicke, Durchlässigkeit und Steifheit gemäß der Auswahl an unterschiedlichen Polymerbausteinen.[14] Die Verwendung der zellfreien Proteinsynthese mit diesen Polymermembranen ermçglicht die De-novo-Synthese von Membranproteinen in eine Membranarchitektur,m it dem Vorteil, dass diese frei vom Einfluss zellulärer Regulationsmechanismen ist und die Membranproteine keiner Detergenz-basierten und damit denaturierenden Aufreinigungsprozedur ausgesetzt werden. [9,11,15,16] Hier zeigen wir den gerichteten Einbau von funktionalem LHCII und LHCII-Pigment-Komplexen, eingebaut in so genannte Polymersomen (sphärische Polymervesikel) sowie aus dem gleichen Material bestehende,a ber planar auf einer festen Oberfläche organisierten Polymer-Doppelschichten. Das Verfahren der zellfreien Proteinsynthese führt anschließend zu einem cotranslationalen, gerichteten LHCII-Einbau in diese polymeren Membranstrukturen, wie wir es bereits für ein anderes Proteinbeispiel beschrieben haben.[

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In‐vitro‐funktionalisierte Polymersomen: eine Strategie für die Wirkstoffsuche

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The hallmarks of living systems: towards creating artificial cells

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Bacterial Reaction Centers Purified with Styrene Maleic Acid Copolymer Retain Native Membrane Functional Properties and Display Enhanced Stability

Funktionelle Synthese des Lichtsammelkomplexes II in Polymermembran‐Architekturen

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