スチレンマレ酸（SMA）共重合体を使用した膜タンパク質抽出と精製：ポリマー構造の変動の効果

膜貫通タンパク質を抽出および精製するためのスチレンマレ酸（SMA）共重合体の使用は、自然な二重層環境を保持しながら、従来の洗剤ベースの手順に関連する多くの欠点を克服します。このアプローチは、膜タンパク質の構造的および機能的研究の将来に大きな可能性を秘めています。この調査では、膜貫通タンパク質を抽出、精製、安定化する能力のために、スチレン酸とマレイン酸の比と総サイズの両方で変化する市販のSMAポリマーの範囲を体系的にテストしました。サイズと形状が異なる3つの異なる膜タンパク質（BMRA、Leut、およびZipa）が使用されました。我々の結果は、いくつかのポリマーを使用して、従来の洗剤と同等の膜タンパク質を抽出できることを示しています。スチレン：比較的小さな平均分子量（7.5-10 kDa）と組み合わせた2：1または3：1のマレイン酸比は、膜抽出に最適であり、これはタンパク質のサイズ、形状、または形状に依存しないように見えます。発現システム。ポリマーのサブセットは、精製、機能的および安定性テストのために前進しました。1段階の親和性浄化に続いて、SMA 2000は収量、純度、機能に最適な選択であることがわかりました。ただし、他のポリマーは、さまざまなダウンストリームアプリケーションに役立つ可能性のある二価カチオンに対するサイズと感度の微妙な違いを提供します。

The use of styrene-maleic acid (SMA) copolymers to extract and purify transmembrane proteins, while retaining their native bilayer environment, overcomes many of the disadvantages associated with conventional detergent-based procedures. This approach has huge potential for the future of membrane protein structural and functional studies. In this investigation, we have systematically tested a range of commercially available SMA polymers, varying in both the ratio of styrene and maleic acid and in total size, for the ability to extract, purify and stabilise transmembrane proteins. Three different membrane proteins (BmrA, LeuT and ZipA), which vary in size and shape, were used. Our results show that several polymers, can be used to extract membrane proteins, comparably to conventional detergents. A styrene:maleic acid ratio of either 2:1 or 3:1, combined with a relatively small average molecular mass (7.5-10 kDa), is optimal for membrane extraction, and this appears to be independent of the protein size, shape or expression system. A subset of polymers were taken forward for purification, functional and stability tests. Following a one-step affinity purification, SMA 2000 was found to be the best choice for yield, purity and function. However, the other polymers offer subtle differences in size and sensitivity to divalent cations that may be useful for a variety of downstream applications.