Lipid nanotube arrays for membrane protein biochips

用于膜蛋白生物芯片的脂质纳米管阵列

基本信息

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): The broad objective of this project is to develop a new class of nanoscale objects - substrate-supported lipid nanotubes - with the goal of building robust hybrid nanodevices that are based on functional membrane proteins. Recently, our lab demonstrated that under certain conditions many phospholipids would self assemble into a nanotube when placed inside a nanopore. For macroscopically homogeneous and uniformly stacked nanopores, these lipid nanotubes form arrays that could be used in combinatorial assays. It was also found, that despite being of a nanoscale size, many properties of these membranes are remarkably similar to those of unsupported bilayers. Thus, it is hypothesized that the lipid nanotubes may serve as suitable mimics of biomembranes in supporting, protecting, and organizing functional membrane proteins. Because biological membranes and associated proteins represent the most attractive drug targets, it is proposed to utilize lipid nanotube design in membrane protein biochips. Preliminary results indicate that the lipid nanotube arrays appear to have several advantages over substrate-supported bilayers of the planar design: much larger bilayer surface area per that of a substrate, protection from surface contaminants, and long shelf time. The following aims are proposed. Aim 1 - Self-assembly of lipid nanotubes: It is proposed to study the mechanism of the lipid nanotube self-assembly in order to gain control of the nanotube properties by manipulating the size of the nanoporous substrate and its surface properties; Aim 2 - Membrane protein biochips: To develop conceptual design of protein biochips based on lipid nanotube arrays that would efficiently detect and analyze molecular interactions of analytes with specific phospholipid membrane and membrane protein targets. Aim 3 - Membrane proteins in lipid nanotubes: To study molecular mechanisms of interaction of transmembrane peptides, membrane and peripheral proteins with the lipid nanotubes for the explicit purpose of using that information in further development of lipid nanotube biochips.
描述(由申请人提供):该项目的广泛目的是开发一类新的纳米级对象 - 基板支撑的脂质纳米管 - 旨在构建基于功能性膜蛋白的强大混合纳米置换剂。最近,我们的实验室证明,在某些条件下,将许多磷脂放置在纳米孔中时,许多磷脂会自我组装成纳米管。对于宏观均匀且均匀堆叠的纳米孔,这些脂质纳米管形成可用于组合测定的阵列。还发现,尽管具有纳米级的大小,但这些膜的许多特性与不支持双层的膜非常相似。因此,假设脂质纳米管可以用作支持,保护和组织功能性膜蛋白的生物膜的合适模拟。由于生物膜和相关蛋白是最有吸引力的药物靶标,因此建议在膜蛋白生物芯片中利用脂质纳米管设计。初步结果表明,脂质纳米管阵列似乎比平面设计的底物支持的双层具有多个优点:根据基材的较大的双层表面积,可免受表面污染物的保护,并具有较长的货架时间。提出了以下目标。目的1-脂质纳米管的自组装:提议研究脂质纳米管的机制自组装,以通过操纵纳米多孔底物及其表面特性的大小来控制对纳米管性能的控制; AIM 2-膜蛋白生物芯片:基于脂质纳米管阵列开发蛋白质生物芯片的概念设计,该阵列将有效地检测和分析分析物与特定磷脂膜和膜蛋白靶标的分析物的分子相互作用。 AIM 3-脂质纳米管中的膜蛋白:研究跨膜肽,膜和周围蛋白与脂质纳米管相互作用的分子机制,以实现在脂质纳米管生物的进一步发展中使用该信息的明确目的。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Microfluidic Channels on Nanopatterned Substrates: Monitoring Protein Binding to Lipid Bilayers with Surface-Enhanced Raman Spectroscopy.
  • DOI:
    10.1016/j.cplett.2010.02.053
  • 发表时间:
    2010-04-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Banerjee, Amrita;Perez-Castillejos, R.;Hahn, D.;Smirnov, Alex I.;Grebel, H.
  • 通讯作者:
    Grebel, H.
Spin-labeled pH-sensitive phospholipids for interfacial pKa determination: synthesis and characterization in aqueous and micellar solutions.
用于界面 pKa 测定的自旋标记 pH 敏感磷脂:水溶液和胶束溶液中的合成和表征。
  • DOI:
    10.1021/jp810993s
  • 发表时间:
    2009
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Voinov,MaximA;Kirilyuk,IgorA;Smirnov,AlexI
  • 通讯作者:
    Smirnov,AlexI
Geometry of hydrogen bonds formed by lipid bilayer nitroxide probes: a high-frequency pulsed ENDOR/EPR study.
脂质双层硝基氧探针形成的氢键的几何形状:高频脉冲 ENDOR/EPR 研究。
  • DOI:
    10.1021/ja068395v
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    Smirnova,TatyanaI;Smirnov,AlexI;Paschenko,SergueiV;Poluektov,OlegG
  • 通讯作者:
    Poluektov,OlegG
Mapping local protein electrostatics by EPR of pH-sensitive thiol-specific nitroxide.
通过 pH 敏感的硫醇特异性硝基氧的 EPR 绘制局部蛋白质静电图。
  • DOI:
    10.1021/bi800272f
  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Voinov,MaximA;Ruuge,Andres;Reznikov,VladimirA;Grigor'ev,IgorA;Smirnov,AlexI
  • 通讯作者:
    Smirnov,AlexI
Polarization-dependent fluorescence of proteins bound to nanopore-confined lipid bilayers.
与纳米孔限制的脂质双层结合的蛋白质的偏振依赖性荧光。
  • DOI:
    10.1063/1.2972143
  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Li,R-Q;Marek,A;Smirnov,AlexI;Grebel,H
  • 通讯作者:
    Grebel,H
共 6 条
  • 1
  • 2
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    10431412
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    $ 24.3万
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    10325762
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  • 资助金额:
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