膜蛋白在基础生物学过程中发挥着关键作用。作为主要的药物靶点，膜蛋白具有很高的研究价值。重组膜蛋白的生产是生物化学和生物物理学中生产蛋白质工具的第一步。膜蛋白的生产主要面临两个困难：一是膜蛋白的表达量相对较低；二是膜蛋白的疏水性很强，纯化难度较大。为了解决这些问题，我们主要关注表达和纯化步骤。
膜蛋白表达
- 杆状病毒-昆虫细胞表达系统。为了解决膜蛋白在细胞中表达量低的问题，我们采用优化的杆状病毒-昆虫细胞表达系统作为表达细胞来表达膜蛋白。利用杆状病毒介导的昆虫细胞表达系统，我们提供了一种简化的方法，以促进高质量病毒的生产和膜蛋白靶标的初步表达分析。程序步骤包括病毒的生成、病毒质量控制以及使用标准商业杆状病毒载体系统进行的初步表达测试。通过SDS-PAGE评估重组蛋白的质量、产量和表达情况。此外，可以通过小规模表达和纯化实验来评估膜蛋白的表达完整性、近似分子量和稳定性。
- 无细胞表达系统。无细胞平台已实现重组蛋白的高产量和高通量表达。该平台可生产含有内质网（ER）囊泡的提取物，这些囊泡保留了糖基化和信号序列加工活性。因此，无细胞平台可用于生产糖蛋白和膜蛋白。该无细胞系统包含真核折叠机制，有利于复杂真核蛋白的重组生产。可扩展、低成本的制备方法和高效、廉价的无细胞蛋白表达方法均已开发。
膜蛋白纯化
去垢剂又称表面活性剂，是一类两亲性分子，可在亲水性溶液中为膜蛋白提供疏水保护，并在可溶性环境中对其进行调控，以进行功能或结构表征。根据极性基团的特征，去垢剂可分为离子型去垢剂、非离子型去垢剂和两性离子型去垢剂三类。离子型去垢剂含有带电的极性基团；非离子型去垢剂含有不带电的亲水极性基团；两性离子型去垢剂兼具离子型和非离子型去垢剂的特性。然而，去垢剂增溶可能会干扰膜蛋白的稳定性，并可能影响其功能或结构。此外，临界胶束浓度 (CMC) 会受到实验条件的影响。
最常用的去垢剂家族是麦芽糖苷和葡萄糖苷，其次是氧化胺和聚氧乙二醇n-十二烷基β-D-麦芽糖苷（DDM），n-癸基-β-D-麦芽吡喃糖苷（DM），辛基-β-葡萄糖苷（OG）和月桂基二甲胺-N-氧化物（LDAO）等。经验认为，酰基链较长的去垢剂具有更有效的溶解和稳定作用，而链较短的去垢剂可以形成更小的胶束尺寸，从而产生更紧密的晶格和更好的衍射。
表面活性剂对于膜蛋白纯化至关重要，这些成分的两亲性质有利于膜蛋白相互作用。然而，提取效率高的去垢剂并不一定有利于膜蛋白的稳定。此外，对特定膜蛋白效果良好的去垢剂可能对其他膜蛋白效果不佳。由于缺乏膜蛋白提取的金标准或经验法则，因此有必要在蛋白质提取之前测试多种去垢剂。
去污剂筛选。纯化前添加去污剂是解决蛋白质疏水性问题的有效方法。表面活性剂对膜蛋白的操作至关重要。这些成分的两亲性质促进了膜蛋白的相互作用，膜蛋白在天然状态下被疏水性脂质双层包裹，并变得可溶于水。然而，溶解度并不能推断为天然功能结构的稳定性和可回收性；因此，即使提取效果良好，去污剂（表面活性剂或表面活性剂）也不一定能产生合适的稳定膜蛋白组分。此外，之前对特定膜蛋白表现出良好效果的去污剂可能不适用于其他膜蛋白。由于缺乏膜蛋白提取的金标准或经验法则，在蛋白质提取之前了解不同去污剂的物理和化学性质至关重要。例如，特定去污剂的电荷和疏水性可以预测其在溶液中的行为以及与所选蛋白质的相互作用。
迈博睿生物已构建高效的膜蛋白提取去垢剂筛选平台。经过均质、超声处理或冻融处理，再进行超速离心，即可获得含有目标膜蛋白的上清液。这些上清液将在我们全面的去垢剂筛选平台中进行全面测试。
