基本介紹

納米盤（Nanodiscs）是一種納米尺度的脂質(zhì)雙分子層結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于生物膜研究、蛋白質(zhì)工程、藥物開(kāi)發(fā)和結(jié)構(gòu)生物學(xué)等領(lǐng)域。納米盤通過(guò)模仿細(xì)胞膜的天然結(jié)構(gòu)，提供了一個(gè)理想的環(huán)境來(lái)研究膜蛋白、脂質(zhì)相互作用及其功能。由于其優(yōu)異的穩(wěn)定性和可控性，納米盤已成為研究膜蛋白折疊、膜蛋白-配體相互作用、膜相關(guān)藥物篩選等方面的重要工具。

 

技術(shù)原理

納米盤的核心原理是通過(guò)自組裝方法，將脂質(zhì)分子包裹在膜蛋白周圍，形成穩(wěn)定的類脂質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)。脂質(zhì)分子一端與膜蛋白相互作用，另一端則暴露在水相環(huán)境中，模擬生物膜的自然狀態(tài)。納米盤由兩種主要成分組成：一是脂質(zhì)分子，二是帶有親水性和疏水性部分的結(jié)構(gòu)單元。常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)單元包括膜支架蛋白（MSPs）、兩親性的小肽、類肽、以及兩親性的聚合物（如SMA）等^[1]，這可以確保脂質(zhì)雙層的穩(wěn)定性并使膜蛋白保持在適合的環(huán)境中。

 

納米盤的適用范圍

1. 膜蛋白結(jié)構(gòu)與功能研究

納米盤能夠?yàn)槟さ鞍滋峁┡c天然膜環(huán)境類似的條件，廣泛應(yīng)用于膜蛋白的結(jié)構(gòu)解析和功能研究。它們可以用來(lái)研究膜蛋白的折疊、活性及其與配體或藥物的相互作用，為藥物篩選、疫苗開(kāi)發(fā)和蛋白質(zhì)工程提供重要的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

2. 膜蛋白與脂質(zhì)相互作用

納米盤可以有效模擬生物膜中的脂質(zhì)環(huán)境，研究膜蛋白與脂質(zhì)分子之間的相互作用。這對(duì)于理解膜蛋白的調(diào)控機(jī)制、膜蛋白在細(xì)胞內(nèi)的功能、以及膜脂質(zhì)在細(xì)胞生理過(guò)程中的作用非常重要。

3. 藥物篩選與藥物設(shè)計(jì)

在藥物開(kāi)發(fā)過(guò)程中，納米盤作為藥物靶點(diǎn)的研究平臺(tái)，能夠模擬天然膜環(huán)境中的膜蛋白，幫助研究藥物分子與膜蛋白的結(jié)合親和力、作用機(jī)制等信息。納米盤可用于高通量藥物篩選，識(shí)別潛在的藥物候選分子。

4. 疫苗研發(fā)

納米盤的穩(wěn)定性使其成為膜蛋白和脂質(zhì)復(fù)合物的理想載體，能夠幫助研究膜蛋白的免疫原性，支持疫苗的開(kāi)發(fā)。通過(guò)將膜蛋白和脂質(zhì)封裝在納米盤中，可以提高免疫反應(yīng)并提升疫苗的效果。

 

我們的創(chuàng)新技術(shù)

1. 環(huán)形納米盤（Circular Nanodiscs）

環(huán)形納米盤是一種創(chuàng)新型的納米盤結(jié)構(gòu)，它通過(guò)特殊的設(shè)計(jì)，使脂質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)形成封閉的環(huán)形結(jié)構(gòu)。這種環(huán)形納米盤能夠提供比傳統(tǒng)線性納米盤更為穩(wěn)定的膜蛋白包裹環(huán)境，尤其適合那些對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的膜蛋白研究。我們通過(guò)探索環(huán)化的方式，開(kāi)發(fā)出了一種新型的環(huán)形納米盤（ckqNDs），它具有更好的膜蛋白保護(hù)作用，能夠有效防止膜蛋白在分析過(guò)程中失活，是研究膜蛋白穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)變化的理想工具。

 

 

 

2. 共價(jià)偶聯(lián)納米盤與SPR技術(shù)結(jié)合

我們的另一項(xiàng)工作是將納米盤與表面等離子共振（SPR）技術(shù)的結(jié)合。通過(guò)將納米盤與SPR傳感器表面進(jìn)行共價(jià)偶聯(lián)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)膜蛋白與小分子、配體或抗體之間的相互作用。這種組合能夠提供有關(guān)膜蛋白-配體相互作用的高效、精確的數(shù)據(jù)，幫助解析膜蛋白的親和力、結(jié)合動(dòng)力學(xué)以及藥物設(shè)計(jì)的相關(guān)信息。通過(guò)SPR與納米盤的結(jié)合，能夠高通量地篩選潛在藥物分子，并進(jìn)行精確的結(jié)合動(dòng)力學(xué)分析。