Name: Eine Technik zur Stabilisierung von Membranproteinen in Nanodiscs (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2026-04-30T13:20:00.000+00:00
Duration: 10 min 21 s
Description: Lernen Sie die Nanodisc-Rekonstitution von Membranproteinen für Strukturbiologie am Beispiel des humanen Kaliumkanals Task2. Diese Methode ermöglicht hochauflösende Kryo-EM-Analysen durch verbesserte Stabilität und Homogenität.

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<ol><li>Rask-Andersen, M., Almén, M. S., Schiöth, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trends+in+the+exploitation+of+novel+drug+targets%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Rev.+Drug+Discov%22%5BJournal%5D)">Trends in the exploitation of novel drug targets.</a> Nat. Rev. Drug Discov. 10 (8), 579-590 (2011).</li>
<li>Cheng, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-particle+cryo-EM-How+did+it+get+here+and+where+will+it+go%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Single-particle cryo-EM-How did it get here and where will it go.</a> Science. 361 (6405), 876-880 (2018).</li>
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<li>Hutchings, C. J., Colussi, P., Clark, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ion+channels+as+therapeutic+antibody+targets%5BTitle%5D)+AND+%22MAbs%22%5BJournal%5D)">Ion channels as therapeutic antibody targets.</a> MAbs. 11 (2), 265-296 (2019).</li>
<li>Kotov, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-throughput+stability+screening+for+detergent-solubilized+membrane+proteins%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">High-throughput stability screening for detergent-solubilized membrane proteins.</a> Sci. Rep. 9 (1), 10379(2019).</li>
<li>Barrera, N. P., Zhou, M., Robinson, C. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+lipids+in+defining+membrane+protein+interactions%3A+insights+from+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">The role of lipids in defining membrane protein interactions: insights from mass spectrometry.</a> Trends Cell Biol. 23 (1), 1-8 (2013).</li>
<li>Bayburt, T., Grinkova, Y., Sligar, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-assembly+of+discoidal+phospholipid+bilayer+nanoparticles+with+membrane+scaffold+proteins%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Self-assembly of discoidal phospholipid bilayer nanoparticles with membrane scaffold proteins.</a> Nano Lett. 2 (8), 853-856 (2002).</li>
<li>Carlson, J. W., Jonas, A., Sligar, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+and+manipulation+of+high-density+lipoproteins%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys.+J%22%5BJournal%5D)">Imaging and manipulation of high-density lipoproteins.</a> Biophys. J. 73 (3), 1184-1189 (1997).</li>
<li>Bayburt, T. H., Sligar, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-assembly+of+single+integral+membrane+proteins+into+soluble+nanoscale+phospholipid+bilayers%5BTitle%5D)+AND+%22Protein+Sci%22%5BJournal%5D)">Self-assembly of single integral membrane proteins into soluble nanoscale phospholipid bilayers.</a> Protein Sci. 12 (11), 2476-2481 (2003).</li>
<li>Vinogradova, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanodiscs+and+solution+nuclear+magnetic+resonance%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Opin.+Struct.+Biol%22%5BJournal%5D)">Nanodiscs and solution nuclear magnetic resonance.</a> Curr. Opin. Struct. Biol. 93, 103067(2025).</li>
<li>Popot, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Amphipols%2C+nanodiscs%2C+and+fluorinated+surfactants%3A+three+nonconventional+approaches+to+studying+membrane+proteins+in+aqueous+solutions%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Biochem%22%5BJournal%5D)">Amphipols, nanodiscs, and fluorinated surfactants: three nonconventional approaches to studying membrane proteins in aqueous solutions.</a> Annu. Rev. Biochem. 79, 737-775 (2010).</li>
<li>Li, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detergents+and+alternatives+in+cryo-EM+studies+of+membrane+proteins%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biochim.+Biophys.+Sin%22%5BJournal%5D)">Detergents and alternatives in cryo-EM studies of membrane proteins.</a> Acta Biochim. Biophys. Sin. 54 (8), 1049-1056 (2022).</li>
<li>Vilela, F., Sauvanet, C., Bezault, A., Volkmann, N., Hanein, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimizing+transmembrane+protein+assemblies+in+nanodiscs+for+structural+studies%3A+a+comprehensive+manual%5BTitle%5D)+AND+%22Bio+Protoc%22%5BJournal%5D)">Optimizing transmembrane protein assemblies in nanodiscs for structural studies: a comprehensive manual.</a> Bio Protoc. 14 (21), e5099(2024).</li>
<li>Efremov, R. G., Gatsogiannis, C., Raunser, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lipid+nanodiscs+as+a+tool+for+high-resolution+structure+determination+of+membrane+proteins+by+single-particle+cryo-EM%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Enzymol%22%5BJournal%5D)">Lipid nanodiscs as a tool for high-resolution structure determination of membrane proteins by single-particle cryo-EM.</a> Methods Enzymol. 594, 1-30 (2017).</li>
<li>Grant, A. J., Schmidt-Krey, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanodisc-reconstitution+for+single+particle+cryo-EM+structure+determination+of+membrane+proteins%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Opin.+Struct.+Biol%22%5BJournal%5D)">Nanodisc-reconstitution for single particle cryo-EM structure determination of membrane proteins.</a> Curr. Opin. Struct. Biol. 93, 103072(2025).</li>
<li>Yokogawa, M., Fukuda, M., Osawa, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanodiscs+for+structural+biology+in+a+membranous+environment%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Pharm.+Bull%22%5BJournal%5D)">Nanodiscs for structural biology in a membranous environment.</a> Chem. Pharm. Bull. 67 (4), 321-326 (2019).</li>
<li>Denisov, I. G., Sligar, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanodiscs+for+structural+and+functional+studies+of+membrane+proteins%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Struct.+Mol.+Biol%22%5BJournal%5D)">Nanodiscs for structural and functional studies of membrane proteins.</a> Nat. Struct. Mol. Biol. 23 (6), 481-486 (2016).</li>
<li>Enyedi, P., Czirják, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+background+of+leak+K%2B+currents%3A+two-pore+domain+potassium+channels%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol.+Rev%22%5BJournal%5D)">Molecular background of leak K+ currents: two-pore domain potassium channels.</a> Physiol. Rev. 90 (2), 559-605 (2010).</li>
<li>Reyes, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cloning+and+expression+of+a+novel+pH-sensitive+two+pore+domain+K%2B+channel+from+human+kidney%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biol.+Chem%22%5BJournal%5D)">Cloning and expression of a novel pH-sensitive two pore domain K+ channel from human kidney.</a> J. Biol. Chem. 273 (47), 30863-30869 (1998).</li>
<li>Notti, R. Q., Walz, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Native-like+environments+afford+novel+mechanistic+insights+into+membrane+proteins%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Biochem.+Sci%22%5BJournal%5D)">Native-like environments afford novel mechanistic insights into membrane proteins.</a> Trends Biochem. Sci. 47 (7), 561-569 (2022).</li>
<li>Pocanschi, C. L., Kleinschmidt, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+thermodynamic+stability+of+membrane+proteins+in+micelles+and+lipid+bilayers+investigated+with+the+ferrichrom+receptor+FhuA%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Membr.+Biol%22%5BJournal%5D)">The thermodynamic stability of membrane proteins in micelles and lipid bilayers investigated with the ferrichrom receptor FhuA.</a> J. Membr. Biol. 255 (4-5), 485-502 (2022).</li>
<li>Hiotis, G., Notti, R. Q., Bao, H., Walz, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanodiscs+remain+indispensable+for+cryo-EM+studies+of+membrane+proteins%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Opin.+Struct.+Biol%22%5BJournal%5D)">Nanodiscs remain indispensable for cryo-EM studies of membrane proteins.</a> Curr. Opin. Struct. Biol. 92, 103042(2025).</li>
<li>Nakao, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Home+is+where+the+lipids+are%3A+a+comparison+of+MSP+and+DDDG+nanodiscs+for+membrane+protein+research%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Home is where the lipids are: a comparison of MSP and DDDG nanodiscs for membrane protein research.</a> Soft Matter. 21 (33), 6596-6602 (2025).</li>
<li>Dalal, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lipid+nanodisc+scaffold+and+size+alter+the+structure+of+a+pentameric+ligand-gated+ion+channel%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">Lipid nanodisc scaffold and size alter the structure of a pentameric ligand-gated ion channel.</a> Nat. Commun. 15 (1), 25(2024).</li>
<li>Knowles, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Membrane+proteins+solubilized+intact+in+lipid+containing+nanoparticles+bounded+by+styrene+maleic+acid+copolymer%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Membrane proteins solubilized intact in lipid containing nanoparticles bounded by styrene maleic acid copolymer.</a> J. Am. Chem. Soc. 131 (22), 7484-7485 (2009).</li>
<li>Tao, X., Zhao, C., MacKinnon, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Membrane+protein+isolation+and+structure+determination+in+cell-derived+membrane+vesicles%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Membrane protein isolation and structure determination in cell-derived membrane vesicles.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 120 (18), e2302325120(2023).</li>
<li>Zhang, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((One-step+construction+of+circularized+nanodiscs+using+SpyCatcher-SpyTag%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">One-step construction of circularized nanodiscs using SpyCatcher-SpyTag.</a> Nat. Commun. 12 (1), 5451(2021).</li>
<li>Ren, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((DeFrND%3A+detergent-free+reconstitution+into+native+nanodiscs+with+designer+membrane+scaffold+peptides%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">DeFrND: detergent-free reconstitution into native nanodiscs with designer membrane scaffold peptides.</a> Nat. Commun. 16 (1), 7973(2025).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>Bioperlen</td><td>Bio-Rad</td><td>1523920</td><td></td></tr><tr><td>Cholesterylhemisuccinat</td><td>Anatrace</td><td>CH210</td><td></td></tr><tr><td>Chloroform</td><td>Sinoreagens</td><td></td><td>Verwendung in einer Abzugshaube</td></tr><tr><td>DOPE</td><td>Avanti</td><td>850725P</td><td></td></tr><tr><td>Methanol</td><td>Sinoreagens</td><td></td><td></td></tr><tr><td>n-Dodecyl-beta-D-maltosid</td><td>Anatrace</td><td>D310</td><td></td></tr><tr><td>n-pentan</td><td>Adamas</td><td></td><td>Verwendung in einer Abzugshaube</td></tr><tr><td>POPC</td><td>Avanti</td><td>850457P</td><td></td></tr><tr><td>POPS</td><td>Avanti</td><td>840034P</td><td></td></tr><tr><td>SEC</td><td>Bio-Rad</td><td></td><td>Folgen Sie dem Protokoll des Herstellers für die ordnungsgemäße Anwendung</td></tr><tr><td>SnakeSkin Dialyseschlauch</td><td>Thermo</td><td>68011</td><td></td></tr><tr><td>Superose&nbsp; 6 Erhöhung10/300 GL</td><td>Cytiva</td><td>29091596</td><td></td></tr><tr><td>Ultrafiltrations-Spin-Säulen Amicon Ultra-15</td><td>Millipore</td><td>UFC905008</td><td></td></tr></tbody></table>

eine technik zur stabilisierung von membranproteinen in nanodiscs

A Technique for Stabilizing Membrane Proteins in Nanodiscs

Eine Technik zur Stabilisierung von Membranproteinen in Nanodiscs

Many membrane proteins exhibit poor stability, loss of activity, and sample heterogeneity when extracted in detergent-based environments, posing ...

a-technique-for-stabilizing-membrane-proteins-in-nanodiscs

Research

Forschung

JoVE Journal

Biology

Biologie

Nanoscheiben sind kleine scheibenförmige Partikel, die Membranproteine ​​in einem kleinen Fleckchen Phospholipiddoppelschicht integrieren. Wir stellen eine visuelle Protokoll, das die Schritt-für-Schritt Einarbeitung des MalFGK2 Transporters zu einer Scheibe zeigt.

Eine Schritt-für-Schritt-Verfahren zur Rekonstitution eines ABC-Transporter in Nanodisc Lipid Particles

β-barrel outer membrane proteins (OMPs) erfüllen viele Funktionen innerhalb der äußeren Membranen von gramnegativen Bakterien, Mitochondrien und Chloroplasten. Hier hoffen wir, einen bekannten Engpass in Strukturstudien zu entschärfen, indem wir Protokolle für die Herstellung von β-Zylinder-OMPs in ausreichender Menge für die Strukturbestimmung mittels Röntgenkristallographie oder NMR-Spektroskopie vorstellen.

Von Konstrukten Crystals - Auf dem Weg zu Strukturbestimmung von β-Fass-Außenmembranproteine

Wir stellen ein Protokoll Glas mit nanometrischer Proteinflecken von einem Fluid Lipiddoppelschicht umgeben funktionalisieren. Diese Substrate sind kompatibel mit den fortschrittlichen optischen Mikroskopie und sollen als Plattform für die Zelladhäsion und Migration Studien dienen.

Ligand Nano-Cluster-Arrays in einem unterstützten Lipid Bilayer

Viele Proteine erfüllen ihre Funktion, wenn sie an Membranoberflächen gebunden sind. Die Bindung von extrinsischen Proteinen an Nanodisc-Membranen kann indirekt durch Transmissionselektronenmikroskopie abgebildet werden. Wir zeigen, dass das charakteristische Stapeln (Rouleau) von Nanodiscs, das durch die Negativfärbung Natriumphosphotungat induziert wird, durch die Bindung von extrinsischem Protein verhindert wird.

Verfahren zum Visualisieren und Analysieren Membran interagierender Proteine ​​durch Transmissionselektronenmikroskopie

Dieses Protokoll wird veranschaulicht, wie ein Modell mit niedriger Auflösung ab-initio und Strukturdetails Waschmittel solubilisiert Membranprotein in Lösung mit kleinen Winkel Neutronenstreuung mit Kontrast-matching des Waschmittels zu erhalten.

Kontrast-passende Reinigungsmittel im Small-Angle Neutron Streuexperimente für Membrane Protein strukturelle Analyse und Modellierung von Ab Initio

Wir präsentieren eine Methode, die Membranproteinreinigung und Rekonstitution zu Peptidiscs in einem einzigen chromatographischen Schritt kombiniert. Biotinylatierte Gerüste werden zur direkten Oberflächenbefestigung und Messung von Protein-Ligand-Wechselwirkungen mittels Biolayer-Interferometrie eingesetzt.

PeptiQuick, ein Ein-Schritt-Einbindung von Membranproteinen in biotinylierte Peptidiscs für optimierte Proteinbindungstests

Hier wird ein Protokoll zur Bestimmung des oligomeren Zustands von Membranproteinen vorgestellt, das ein natives Zellmembran-Nanopartikelsystem in Verbindung mit der Elektronenmikroskopie nutzt.

Native Cell Membrane Nanoparticles System für Membran-Protein-Protein-Interaktionsanalyse

Die kotranslationale Insertion in vorgeformte Nanoscheiben ermöglicht es, zellfrei synthetisierte Membranproteine in definierten Lipidumgebungen ohne Kontakt mit Detergenzien zu untersuchen. Dieses Protokoll beschreibt die Vorbereitung wesentlicher Systemkomponenten und die kritischen Parameter zur Verbesserung der Expressionseffizienz und Probenqualität.

Co-translationale Insertion von Membranproteinen in vorgeformte Nanoscheiben

In dieser Arbeit wird ein Protokoll zur Erzeugung lichtregulierter und reversibler Proteinmuster mit hoher raumzeitlicher Präzision an künstlichen Lipidmembranen beschrieben. Die Methode besteht aus der lokalisierten Photoaktivierung des Proteins iLID (improved light-inducible dimer), das auf Modellmembranen immobilisiert ist und unter blauem Licht an sein Partnerprotein Nano (Wildtyp-SspB) bindet.

Dynamische lichtinduzierte Proteinmuster an Modellmembranen

Wir stellen ein Protokoll zur Rekonstitution von Membranproteinen und zur Verkapselung von Enzymen und anderen wasserlöslichen Komponenten in Lipidvesikeln von Submikrometer- und Mikrometergröße vor.

Aufbau von Stoffwechselnetzwerken außerhalb des Gleichgewichts in nano- und mikrometergroßen Vesikeln

Lernen Sie die Nanodisc-Rekonstitution von Membranproteinen für Strukturbiologie am Beispiel des humanen Kaliumkanals Task2. Diese Methode ermöglicht hochauflösende Kryo-EM-Analysen durch verbesserte Stabilität und Homogenität.

Eine Technik zur Stabilisierung von Membranproteinen in Nanodiscs

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