综述:非对称或杂化去垢剂在膜蛋白结构研究中的应用

【字体: 时间:2025年06月03日 来源:Current Opinion in Structural Biology 6.1

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  (编辑推荐)本综述系统介绍了新型去垢剂(如非对称/杂化结构)在膜蛋白(MP)研究中的突破性进展,重点解析其结构特征(如CMC、Dh、HLB)与蛋白稳定性的关系,为冷冻电镜(cryo-EM)等技术的应用提供关键试剂设计策略。

  

引言
膜蛋白(MPs)的结构解析是理解其功能机制和开发靶向药物的关键,但其两亲性导致在水环境中易变性或聚集。近年来,冷冻电镜(cryo-EM)和膜模拟系统(如纳米盘NDs、SMALPs)的进展显著推动了MP研究。去垢剂胶束作为经典膜模拟体系,虽能全程用于MP提取和纯化,但动态性限制了其稳定MP的能力。

对称去垢剂
传统去垢剂(如DDM、OG)具有单一尾链和头基,而新型对称去垢剂(如LMNG)通过多尾链/多头基设计增强MP稳定性,但易形成大胶束(Dh达19.6 nm),不利于cryo-EM分析。

非对称去垢剂
通过引入不同长度烷基链(如UDM、UDPC),非对称去垢剂可减小胶束尺寸(Dh降低30%),提升水溶性,同时维持低CMC(如UDPC的CMC为0.03 mM),更适配X射线晶体学和cryo-EM需求。

杂化去垢剂
组合不同头基(如G0/E4/Glu)的杂化去垢剂(如G0-Glu)能调控亲水-亲脂平衡(HLB),其CMC较非杂化版本降低10倍,且对GPCR等难溶性MP表现出优异稳定效果。

非对称杂化去垢剂
三唑链接预组装去垢剂(T-PADs)兼具非对称尾链和杂化头基,通过交叉偶联反应定制结构,其CMC和胶束尺寸可精准调控,为MP研究提供“可编程”试剂。

结论
非对称/杂化去垢剂通过结构创新优化了CMC、Dh和HLB等参数,推动了MP结构生物学发展。未来设计可结合动态共价化学等策略,进一步拓展去垢剂工具箱。

利益声明与致谢
作者声明无利益冲突,研究受韩国国家研究基金会(NRF)资助。

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