Nach Entfernung aus ihrer natürlichen Umgebung sind Membranproteine auf membranmimetische Systeme angewiesen, um ihre nativen Strukturen und Funktionen beizubehalten. Als Alternativen zu Detergensmizellen und Liposomen wurden fürd ie In-vitro-Membranproteinforschung Lipiddoppelschicht-Nanodiscs eingeführt, die von Gerüstprotei-nen oder amphiphilen Polymeren wie Styrol/Maleinsäure-(SMA)-Copolymeren umgrenzt sind. Hier zeigen wir,dass ein alternierendes Diisobutylen/Maleinsäure(DIBMA)-Copolymer bei der Solubilisierung von Phospholipiden SMA ebenbürtig ist, ein integrales Membranenzym in funktionellen Doppelschicht-Nanodiscs stabilisiert und Proteine unterschiedlicher Grçßen direkt aus zellulären Membranen extrahiert. Im Gegensatz zu aromatischem SMA hat aliphatisches DIBMA nur einen milden Effekt auf die Lipid-Acylkettenordnung, interferiert nicht mit optischer Spektroskopie im fernen UV-Bereichu nd präzipitiert nicht in Gegenwart von niedrigen millimolaren Konzentrationen zweiwertiger Kationen.
Integrale Membranproteine führen eine Fülle zellulärerFunktionen aus und sind bedeutende Wirkstoffziele.[1] Ihre Extraktion, Reinigung und In-vitro-Untersuchung bleiben oft anspruchsvoll, [2] weil die hydrophoben Tr ansmembransegmente dieser Proteine den Einsatz amphiphiler Verbindungen gebieten, die membranmimetische Nanoumgebungen bilden, um Lçslichkeit in wässrigen Medien zu verleihen.Klassischerweise werden fürdie Solubilisierung Detergentien eingesetzt, [2] obwohl deren mizellare Organisationsformen einige Merkmale der nativen Lipiddoppelschichtumgebung nicht adäquat wiedergeben. Detergensgereinigte Proteine kçnnen zwar in Liposomen rekonstituiert werden;ihre Grçße ist jedoch inkompatibel mit vielen chromatographischen und optisch-spektroskopischen Te chniken sowie Lçsungs-NMRSpektroskopie.E inen wesentlichen Fortschritt in der Entwicklung nanoskaliger Lipiddoppelschichtpartikel markierte das Aufkommen von Nanodiscs,d ie aus Phospholipiden und Membran-Gerüstproteinen (MSP) assembliert werden. [3] Eine jüngere Entdeckung zeigt, dass Styrol/Maleinsäure-(SMA)-Copolymere (Abbildung 1a)M embranproteine und assoziierte Lipide direkt aus natürlichen oder künstlichen Membranen in "native Nanodiscs" oder SMA/Lipid-Partikel (SMALPs) rekrutieren kçnnen. [4][5][6][7][8][9][10][11][12][13] Ohne die Hilfe konventioneller Detergentien zu bençtigen, solubilisiert und stabilisiert SMA demzufolge eine Vielzahl von Membranproteinen, von Bacteriorhodopsin [4,5] über ABC-Transporter, [4,7] Ionenkanäle [6] und bakterielle Reaktionszentren [8] bis hin zu GProtein-gekoppelten Rezeptoren. [9,12] Unglücklicherweise werden optisch-spektroskopische Untersuchungen an in MSP-Nanodiscs oder SMALPs eingebetteten Membranproteinen durch die starke UV-Absorption des Disc-Gerüsts -a lso MSP bzw.S MA -e rschwert (Abbildung 1b). Obwohl die direkte Extraktion von Membranproteinen in SMALPs eine Reihe von Vorteilen [10,11,13] gegenüber detergensbasierten Ansätzen [2] bietet, kann die Menge an von SMA solubilisiertem Protein nicht ohne Weiteres mit...