将膜蛋白整合在人造膜上的新途径（图）

　　

生物通报道：一种人造鼻（artificial nose）有望成为人类的好帮手，这种生物传感器可以检测毒品、炸药和药品。Max Planck聚合体（Polymer）研究所和生化所的研究人员最近发明了一种将膜蛋白整合到人造结构上的新技术。

膜蛋白有许多重要的生物功能，其中之一便是作为受体，将外界的分子信号传递到细胞内部。因此，它们是理想的生物传感器，但至今在实验室中都很难实现。Max Planck研究人员设法将体外合成的膜蛋白直接结合到人造脂质膜上，研制出生物传感器。详细内容刊登于1月15日《应用化学国际版》。

先前用膜蛋白研制生物传感器的实验，失败原因在于研究人员忘记了这些蛋白是疏水蛋白。他们尝试用去垢剂溶解生物膜，使蛋白从它们的生物膜上脱离下来，但这样会破坏膜蛋白的天然构象，即蛋白的特异性。聚合体研究所Eva-Kathrin Sinner博士说：“我们很快意识到分离这些膜蛋白有多困难。不仅我们，其他研究组都不能用传统方法实现。”

因此，Max Planck研究人员找到了第二种途径：他们成功将这些蛋白像与天然细胞膜整合一样，整合在人造基质上。他们模仿天然细胞膜的萌芽状态（statu nascendi）将正在发展过程中的膜蛋白引向人造脂质膜，结果膜蛋白很轻易地插在人造膜上。实验中所选择的气味受体（odorant receptors）是一类来自于褐家鼠的G蛋白偶联受体，研究人员证明这些受体可以结合气味，也即证明这些气味受体保留了生物学功能。

Eva-Kathrin Sinner与其同事研制的新途径，首次实现了对这种膜蛋白天然功能的原位检测，这对药理学研究相当重要，意味着将来有望利用目前还不可获得的受体对新活性剂进行评选。Sinner本人也因此技术获得Engelhorn Foundation 2007年度Promotion of Biotechnology and Gene Technology研究奖。（生物通记者 子元）
Original work:

Robelek, R.; Lemker, E.S.; Wiltschi, B.; Kirste, V.; Naumann, R.; Oesterhelt, D.; Sinner, E.-K.
Incorporation of in vitro Synthesized GPCR into a Tethered Artificial Lipid Membrane System.
Angewandte Chemie, International Edition, January 15, 2007's 

        

               图1                                    图2

图1：含有一个气味受体分子（图中用长链显示）的合成膜。一个球形的气味分子结合到气味受体上。膜的左部由脂质分子组成，右部由共聚物组成。将来，这些聚合体有望取代油脂，使膜在空气中更稳定。

图2：膜蛋白的体外合成过程以及后继的插入人造膜的过程。人造膜有两层油脂，与细胞膜结构相似。示意图显示的是，细胞提取物中游离的核糖体将组装好的肽链直接递送到人造膜，如同在真实细胞中将它们直接插到天然细胞膜中一样。