結構生物化學/膜蛋白/膜蛋白研究方法/溶液核磁共振譜
瞭解膜蛋白的功能一直是一個難題，因為它們無法在不損失重要資訊的情況下從膜中純化或分離出來。為了研究它們，必須將它們放置在一個模擬它們通常所處環境的環境中，然後透過溶液核磁共振譜進行分析。溶液核磁共振譜需要某些化合物和組裝體來穩定膜蛋白在分析過程中。
通常，膠束形成的去垢劑用於在水溶液中穩定蛋白質。去垢劑是包含疏水和親水區域的分子。每個去垢劑都有一個臨界膠束濃度 (cmc)，如果去垢劑分子的濃度低於其 cmc，它們將以單體形式存在；如果高於 cmc，它們將以與去垢劑單體處於平衡的去垢劑膠束形式存在。
然而，去垢劑並不理想用於研究膜蛋白。由於它們具有高度的動態性，它們會導致蛋白質展開和聚集。包含延伸到水空間部分的膜蛋白尤其難以用去垢劑研究，因為這些區域會展開並變得不穩定。膠束的球形也帶來了一個問題，因為蛋白質所在的膜是平面的。去垢劑分子也會干擾用於研究膜蛋白的實驗條件，並且需要相當長的時間才能找到與待研究蛋白質相容的去垢劑。
總體而言，使用去垢劑可能很費時且有困難。
去垢劑是科學家用於膜蛋白的生化和結構研究的重要工具。膜蛋白的結構研究需要能夠有效模擬脂質雙層的去垢劑。科學家們一直在為選擇哪種去垢劑而苦惱。科學家們希望使用能夠促進蛋白質穩定性的去垢劑，還是能夠形成小膠束的去垢劑？
十二烷基-β-D-麥芽吡喃糖苷 (DDM) 通常被認為是維持蛋白質穩定性的最佳去垢劑之一，並且這種去垢劑的使用對標誌性蛋白質的結晶產生了影響。[1] 雖然 DDM 非常適合維持蛋白質穩定性，但其大的膠束尺寸是大多數從 DDM 結晶的膜蛋白僅衍射低至中等解析度的原因之一。
脂肽去垢劑（LPD）是一類新型的兩親性分子（一種親水和親脂分子），它由一個肽支架組成，該支架支撐著兩條烷基鏈，每條鏈錨定在 α-螺旋的每一端。 [2] LPD 設計旨在創造一種能夠形成小膠束的兩親性分子，但創造一個與膠束相比更接近雙層內部的醯基堆積環境。最終，科學家們能夠創造出具有這種確切設計的脂肽去垢劑。LPD 能夠自組裝成小膠束，並且是溫和的、非變性的去垢劑，能夠在溶液中長時間儲存膜蛋白的結構。 [1] LPD 單體的目標構象是楔形，內部邊緣由兩條疏水醯基鏈組成，與由螺旋的極性面組成的較寬表面相對（如圖二所示）。LPD 非常有效地穩定蛋白質，因為在目標蛋白質的疏水錶面形成了有利的類似膜的圓柱形醯基堆積相互作用。（如圖 c 和 d 所示）。 [1]
LPD 在核磁共振中的應用核磁共振中使用的普通去垢劑通常很苛刻且具有侵蝕性。PDC（蛋白質去垢劑複合物）中的構象交換是一個常見問題。LPD 在核磁共振中很有用，因為從 PDC 中實現了類似膜的環境，而質量保持在最低限度。
LPD 的實用性雖然與其他去垢劑相比，LPD 相對昂貴，但 LPD 在 12-20 個 LPD 單體每蛋白質的非常低的摩爾質量比下是有效的，只需要很少量的 LPD 就能完全溶解目標膜蛋白。所有新增的 LPD 都用於最終的樣品進行結晶試驗或核磁共振譜。這使得 LPD 在其所做的事情上效率很高。[1]
去垢劑的替代品是兩親性聚合物。兩親性聚合物主要由 Jean-Luc Popot 及其同事開發，具有“共價修飾的聚合物主鏈，疏水基團和親水基團隨機分佈”。[1] 兩親性聚合物被用作無去垢劑的膜替代品，可以保留膜蛋白的功能。
另一種技術是使用脂質雙層系統。脂質雙層系統通常比兩親性聚合物和去垢劑更好地保留膜蛋白的完整性和結構。三類膜模擬物屬於此類：脂質體、雙層脂質囊泡和奈米脂蛋白顆粒 (NLP)。
雙層脂質囊泡也被用於研究膜蛋白。雙層脂質囊泡是脂質和去垢劑的二元水溶性組裝體。理想情況下，脂質將形成雙層脂質囊泡的中心部分，而去垢劑將形成組裝體的邊緣。該組裝體本身是水溶液中的一塊大致圓形的脂質雙層膜。
研究膜蛋白在其天然環境中的方法是使用奈米脂蛋白顆粒 (NLP)，或奈米盤或重構的高密度脂蛋白顆粒 (rHDL)。NLP 由排列成盤狀雙層的磷脂的非共價組裝體構成。
研究膜蛋白在其天然環境中的方法是使用奈米脂蛋白顆粒 (NLP)，或奈米盤或重構的高密度脂蛋白顆粒 (rHDL)。NLP 由“排列成盤狀雙層的磷脂的非共價組裝體構成，周圍是兩親性載脂蛋白”。[1]
2. [1] http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19682888
3. [2] http://www.nature.com/nbt/journal/v21/n2/full/nbt776.html