Etwa 20-30 % der natürlich vorkommenden Proteine sind Membranproteine. Dabei handelt es sich um funktionelle Schlüsselproteine von großer medizinischer Bedeutung, die sich aber aufgrund ihrer physikochemischen Eigenschaften nur schlecht untersuchen lassen. Ihre Hydrophobizität und Neigung zur Aggregation machen eine direkt Analyse im wässrigen Milieu unmöglich und erfordern alternative Untersuchungsmethoden zu den etablierten Methoden, die für lösliche Proteine bereits bekannt sind. Um eine für Membranproteine physiologische Umgebung zu schaffen, werden unter anderem Nanodiscs eingesetzt. Eine Nanodisc besteht aus einer discoidalen Phospholipiddoppelschicht, die von zwei Kopien eines amphiphilen helikalen Gerüstproteins, dem membrane scaffold protein (MSP), umgeben ist. Membranproteinen können in Nanodisc rekonstituiert werden und so ihr funktionelle Form wiederherstellen. 

Die Vorteile von Nanodiscs gegenüber anderen Modellmembransystemen sind zum einen ihr definierte Größe und Stabilität und zum anderen ihre Zugänglichkeit von beiden Seiten, wodurch die Einheit aus Nanodisc und eingebettetem Membranprotein annähernd als globuläres, lösliches Protein behandelt werden kann.

In diesem Projekt wurde das gut untersuchte Mempranprotein Bacteriorhodopsin (bR) aus Halobacterium salinarum, rekonstituiert in Nanodiscs, als Target für ein Phagendisplay verwendet. Ziel war es herauszufinden, ob es möglich ist Peptidliganden zu isolieren, die spezifisch an Epitope (z.B. Loops) des Membranproteins binden, die nur entstehen, wenn das Protein seine natürliche, funktionelle Struktur eingenommen hat.

Literatur:

Pavlidou M, Hänel K, Möckel L, Willbold D: Nanodiscs Allow Phage Display Selection for Ligands to Non-Linear Epitopes on Membrane Proteins. PLoS ONE 9, e72272 (2013)