Membrane-mimetic systems for the structural characterization of membrane proteins by cryo-electron microscopy

Abstract

Membrane proteins play vital roles in cells and have pharmacological significance. Cryo-EM and improved membrane mimetic systems have advanced the study of membrane proteins. Styrene/maleic acid and diisobutylene/maleic acid copolymers solubilize membrane proteins, forming nanodiscs that mimic native membranes. The structure of the formate channel A in detergent micelles was resolved by cryo-EM, revealing pore characteristics. Detergents can affect protein structure and function. Amphiphilic copolymers, particularly Sulfo-DIBMA, solubilized artificial vesicles and native membranes from Chaetomium thermophilum, enabling protein identification and 3D reconstruction. Myo-inositol-1-phosphate and an unidentified nanodisc-embedded protein were characterized. A potential potassium channel candidate was identified. This research demonstrates the efficient solubilization of membranes using functionalized copolymers, providing insights for structure-based drug development

Membranproteine spielen zellulär eine entscheidende Rolle und haben pharmakologische Bedeutung. Kryo-EM und verbesserte Membranmimetik-Systeme ermöglichen Fortschritte bei der Erforschung von Membranproteinen. Styrol/Maleinsäure- und Diisobutylen/Maleinsäure-Copolymere lösen Membranproteine auf und bilden Nanodiscs, die natürliche Membranen nachahmen. Die Struktur des Formatkanals A in Detergenzmizellen wurde mittels Kryo-EM aufgeklärt, wobei Poreneigenschaften sichtbar wurden. Detergenzien können Proteinstruktur und -funktion beeinflussen. Insbesondere das Amphiphil-Copolymer Sulfo-DIBMA löste künstliche Vesikel und natürliche Membranen von Chaetomium thermophilum auf, was Identifizierung und 3D-Rekonstruktion von Proteinen ermöglichte. Myo-Inositol-1-Phosphat und ein unbekanntes in Nanodiscs eingebettetes Protein wurden charakterisiert. Diese Forschung zeigt die effiziente solubilisierung von Membranen mittels funktionalisierter Copolymere.