Cell membrane models based on nanodisc systems

Systemy nanodyskowe to modele dwuwarstwy lipidowej błony komórkowej, które służą do badań in vitro białek błonowych. Najczęściej wykorzystywanym modelem, jest układ nanodysków składanych za pośrednictwem białek rusztowania (MSP). W niniejszej pracy, korzystając z technik sączenia molekularnego oraz dynamicznego rozpraszania światła, opracowano nanodyski z wykorzystaniem białka MSP1D1(-) i POPC, jako obojętnym standardzie fosfolipidowym oraz podjęto próbę optymalizacji układu zawierającego POPC oraz POPS, który posiadając wypadkowy ładunek ujemny umożliwiłby wprowadzenie negatywnego środowiska naśladując to panujące po wewnętrznej stronie błony komórkowej. Potwierdzono że heterogenna kompozycja nanodysków MSP1D1(-):(POPC:POPS) cechuje się znaczącą polidyspersją w stosunku do kontroli MSP1D1(-):POPC i taki układ nie może zostać wykorzystany do inkorporacji białek błonowych. Chcąc zachować natywną kompozycję fosfolipidową błony komórkowej dokonano wstępnej optymalizacji tworzenia natywnych nanodysków wspomaganych polimerem DIBMA z układu liposomowego POPC, jako kontroli oraz z błon owadziej linii komórkowej Trichoplusia ni (High Five), jako standardowego modelu ekspresyjnego białek błonowych. Uwzględniając zmienne środowisko jonowe oraz korzystając z techniki DLS potwierdzono formowanie nanodysków DIBMALPs o średnicy z przedziału 15 - 30 nm.

Nanodisc systems are lipid bilayer models of the cell membrane which are used for in vitro studies of membrane proteins. The most common system is the self-assembled nanodiscs facilitated by membrane scaffold proteins (MSP). In this work nanodiscs have been developed using techniques such as size exclusion chromatography and dynamic light scattering introducing MSP1D1(-) and POPC as a neutral lipid standard and an optimization attempt has been made to form nanodiscs with the heterogeneous composition of POPC and POPS introducing negative charge mimicking the inner leaflet environment of the cell membrane. It has been confirmed that the heterogeneous composition of MSP1D1(-):(POPC: POPS) has significant polydispersity over the MSP1D1(-):POPC control and this system cannot be used with membrane proteins. Furthermore, trying to preserve the native phospholipid composition DIBMA polymer was proposed and the optimization process has been carried out with the POPC liposome system as a control and membranes of Trichoplusia ni (High Five) insect cell line which is predominantly used in membrane proteins expression. Taking into account the varied ion concentration and DLS measurements, the DIBMALPs nanodiscs assembly has been confirmed with a diameter of 15 - 30 nm.