Membrane protein assembly into Nanodiscs

Bayburt, Timothy H.; Sligar, Stephen G.

doi:10.1016/j.febslet.2009.10.024

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“…Historically, membrane proteins were solubilized by detergents to form mixed protein–lipid micelles [45]. However, detergents may destabilize membrane proteins, and excess micelles can disrupt certain assay techniques (e.g., by resulting in non-ideal light scattering) [46]. Detergents are also regarded as technical obstacles during the purification of membrane proteins, because they often co-concentrate with the proteins and cause their inactivation or denaturation [47].…”

Section: Advantages Of Evs Over Other Nanoparticles From the View Ofmentioning

confidence: 99%

“…Methods for reconstituting membrane proteins in lipid-based nanoparticles (liposomes) or high-density apolipoprotein particles (nanodiscs) have been offered as a possible solution for these issues [46,48,49]. Such approaches have been used routinely for biochemical, biophysical, and structural studies of membrane proteins.…”

Section: Advantages Of Evs Over Other Nanoparticles From the View Ofmentioning

confidence: 99%

“…Such approaches have been used routinely for biochemical, biophysical, and structural studies of membrane proteins. In particular, liposome systems have been used to reconstitute membrane proteins such as ion channels, which require compartmentalization of each side of the bilayer [46]. It is difficult to precisely control the stability, size, and stoichiometry of reconstituted membrane proteins, however, and many techniques are currently being developed to overcome these challenges [46,50].…”

Section: Advantages Of Evs Over Other Nanoparticles From the View Ofmentioning

confidence: 99%

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Extracellular vesicles as a platform for membrane‐associated therapeutic protein delivery

Yang

Hong

Cho

et al. 2018

J of Extracellular Vesicle

186

148

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Membrane proteins are of great research interest, particularly because they are rich in targets for therapeutic application. The suitability of various membrane proteins as targets for therapeutic formulations, such as drugs or antibodies, has been studied in preclinical and clinical studies. For therapeutic application, however, a protein must be expressed and purified in as close to its native conformation as possible. This has proven difficult for membrane proteins, as their native conformation requires the association with an appropriate cellular membrane. One solution to this problem is to use extracellular vesicles as a display platform. Exosomes and microvesicles are membranous extracellular vesicles that are released from most cells. Their membranes may provide a favourable microenvironment for membrane proteins to take on their proper conformation, activity, and membrane distribution; moreover, membrane proteins can cluster into microdomains on the surface of extracellular vesicles following their biogenesis. In this review, we survey the state-of-the-art of extracellular vesicle (exosome and small-sized microvesicle)-based therapeutics, evaluate the current biological understanding of these formulations, and forecast the technical advances that will be needed to continue driving the development of membrane protein therapeutics.

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Section: Advantages Of Evs Over Other Nanoparticles From the View Ofmentioning

confidence: 99%

Section: Advantages Of Evs Over Other Nanoparticles From the View Ofmentioning

confidence: 99%

Section: Advantages Of Evs Over Other Nanoparticles From the View Ofmentioning

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Extracellular vesicles as a platform for membrane‐associated therapeutic protein delivery

Yang

Hong

Cho

et al. 2018

J of Extracellular Vesicle

186

148

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“…DDM-solubilized EnvZ was reconstituted into phospholipid bilayer nanodiscs following published protocol (31). EnvZ was embedded in nanodiscs prepared from either E. coli total lipid extract or synthetic DOPC and MSP1D1.…”

Section: Reconstitution Of Envz In Phospholipid Bilayer Nanodiscsmentioning

confidence: 99%

Lipid-Mediated Regulation of Embedded Receptor Kinases via Parallel Allosteric Relays

Ghosh

Wang

Ramesh

et al. 2017

Biophysical Journal

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Membrane-anchored receptors are essential cellular signaling elements for stimulus sensing, propagation, and transmission inside cells. However, the contributions of lipid interactions to the function and dynamics of embedded receptor kinases have not been described in detail. In this study, we used amide hydrogen/deuterium exchange mass spectrometry, a sensitive biophysical approach, to probe the dynamics of a membrane-embedded receptor kinase, EnvZ, together with functional assays to describe the role of lipids in receptor kinase function. Our results reveal that lipids play an important role in regulating receptor function through interactions with transmembrane segments, as well as through peripheral interactions with nonembedded domains. Specifically, the lipid membrane allosterically modulates the activity of the embedded kinase by altering the dynamics of a glycine-rich motif that is critical for phosphotransfer from ATP. This allostery in EnvZ is independent of membrane composition and involves direct interactions with transmembrane and periplasmic segments, as well as peripheral interactions with nonembedded domains of the protein. In the absence of the membrane-spanning regions, lipid allostery is propagated entirely through peripheral interactions. Whereas lipid allostery impacts the phosphotransferase function of the kinase, extracellular stimulus recognition is mediated via a four-helix bundle subdomain located in the cytoplasm, which functions as the osmosensing core through osmolality-dependent helical stabilization. Our findings emphasize the functional modularity in a membrane-embedded kinase, separated into membrane association, phosphotransferase function, and stimulus recognition. These components are integrated through long-range communication relays, with lipids playing an essential role in regulation.

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“…Elles ont été employées pour maintenir en solution de multiples protéines membranaires et quelques RCPG tels que le récepteur 5-HT 4A de la sérotonine ou la rhodopsine [37]. Les nanodisques sont également des disques lipidiques, de taille parfaitement contrôlée (Figure 1), dont la structure en bicouche est stabilisée non pas par des détergents, mais par des lipoprotéines hélicoïdales appelées MSP (membrane scaffolding protein) [38]. Si, dans le cas des bicelles, la taille du disque peut être modulée en faisant varier les rapports entre ses différentes composantes, il existe également des MSP de tailles différentes qui génèrent des disques de diamètre variable mais parfaitement bien défini.…”

Section: Stabilisation Par Les Bicelles Et Nanodisquesunclassified

Manipulation des récepteurs couplés aux protéines G

Banères

Mouillac

2012

Med Sci (Paris)

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> Parmi les différentes classes de protéines membranaires, les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) représentent une famille majeure. Ils sont impliqués dans la plupart des grandes fonctions physiologiques et jouent un rôle primordial dans la communication intercellulaire et la réception des signaux sensoriels. Ils constituent la cible de 30 % des médicaments actuellement sur le marché pharmaceutique. Pour comprendre le fonctionnement de ces récepteurs, aborder leur structure tridimensionnelle et déve-lopper des médicaments sélectifs et efficaces, il est nécessaire de purifier ces protéines afin de bien les caractériser. Cependant, cette étape n'est pas triviale, car les RCPG sont présents en très petite quantité dans la membrane plasmique, et leur environnement lipidique naturel suppose une extraction et une manipulation à l'aide de détergents. Il n'existe pas d'approche universelle aujourd'hui qui permette la production, la purification et la stabilisation des RCPG. Chacun de ces récepteurs possède des caractéristiques physicochimiques uniques, une préférence particulière pour certains détergents lors de leur solubilisation et des conditions spécifiques pour leur purification. Ces dernières années, de grandes avancées en termes de surexpression, de purification et surtout de stabilisation des RCPG, en particulier grâce aux amphipols et aux nanodisques, ont ouvert des perspectives très encourageantes pour l'étude structurale et l'analyse dynamique de ces protéines membranaires. Ces différents aspects de la manipulation des RCPG sont développés dans cette revue. < avec des analyses biochimiques et structurales. Leur surexpression est donc une condition préalable obligatoire si l'on veut aborder leur structure moléculaire, leur dynamique au cours de la liaison de ligands (drogues, médicaments) ou l'étude de leurs interactions avec des partenaires de signalisation tels que les protéines G ou les arrestines. Le développement de systèmes d'expression hétérologues capables de produire des protéines recombinantes fonctionnelles avec des rendements élevés constitue donc une étape essentielle. Une large palette de systèmes cellulaires adaptés à la production des RCPG est aujourd'hui disponible (voir quelques exemples représentatifs dans le Tableau I). Expression et production bactérienne chez E. coliLa bactérie Escherichia coli est le système de production de protéines membranaires le plus commun. Il est simple, peu coûteux, le temps de génération du bacille est court, il peut être manipulé sans danger, et les volumes de culture peuvent être aisément augmentés. De plus, les rendements d'expression sont élevés et la protéine recombinante est structuralement homogène (pas de modifications post-traductionnelles chez E. coli). Les RCPG sont ciblés soit à la membrane interne, soit en corps d'inclusion cytoplasmiques, dans les deux cas sous forme de protéines de fusion par un couplage à un partenaire ou un épitope court. Les corps d'inclusion représentent une alternative intéressante, mais la protéine recombinante doit ê...

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Membrane protein assembly into Nanodiscs

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Extracellular vesicles as a platform for membrane‐associated therapeutic protein delivery

Extracellular vesicles as a platform for membrane‐associated therapeutic protein delivery

Lipid-Mediated Regulation of Embedded Receptor Kinases via Parallel Allosteric Relays

Manipulation des récepteurs couplés aux protéines G

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