冷冻电镜结合 Nanodisc在膜蛋白研究的应用（二）
将膜蛋白组装到 Nanodiscs 中主要有两种方法。
第一：组装溶解在去污剂中的膜蛋白在去污剂存在条件下将膜蛋白纯化，然后再添加 MSPs 和磷脂。含有膜蛋白的 Nanodiscs 能够自发地组装，在去除掉表面活性剂后可以通过凝胶过滤（排阻层析）等方式来纯化。
第二：Nanodiscs 与无细胞表达体系相结合，针对于一些特殊蛋白，例如带有毒性的蛋白可通过无细胞表达体系表达，通过加入已经预先组装的 Nanodiscs 使表达出的膜蛋白通过自组装镶嵌进去。
图 3：膜蛋白与 Nanodisc 的两种组装机制
（图片来源 Cube Biotech 官方网站）
左图：膜蛋白（橙色）溶解在去污剂（深灰色）中并与冻干的 MSP（绿色）和磷脂（浅灰）混合。然后去除去污剂，形成蛋白-Nanodisc 复合物。
右图：预组装了 MSP 与磷脂的 Nanodisc 加入到无细胞反应液（cell-free expression systems）中，新生的膜蛋白能够自发地组装到 Nanodisc 中。
结合
Nanodisc 和冷冻电镜这两项技术，越来越多的膜蛋白结构得以解析。其中较有代表性的包括程亦凡教授通过阐明 Nanodisc 中 TRPA1
的结构揭示了配体和脂质的作用机制，确定了环状脂质和调节脂质的定位，证实通过形成一种三元复合物，特异的磷脂互作促进了一种蜘蛛毒素等相关配体结合
TRPV1，相关成果发表在 2016 年 Nature 上。 此外由于 Nanodisc 还可以实现在同一个 Nanodisc
上实现寡聚、二聚和单体的镶嵌，来自欧洲的 Rouslan G 及其合作者在 Nanodisc 上镶嵌 ryanodine
受体四聚体使用冷冻电镜实现了结构解析，相关成果也发表在 2015 年 Nature 杂志上。相信伴随着冷冻电镜解析能力的不断提升，以及如
Nanodisc 稳定膜蛋白和还原膜蛋白天然环境技术的不断出现，膜蛋白结构解析和功能研究将会迎来全新的发展。
图 4：通过冷冻电镜解析 Nanodisc 包裹 TRPA1 蛋白结构，b、c 灰色部分为 Nanodisc
（图片来源于程亦凡 2016 Nature 文章）
图 5：通过冷冻电镜解析 Nanodis 包裹 ryanodine 受体四聚体结构，灰色部分为 Nanodisc
（图片来源于 Rouslan G 2015 Nature 文章）
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