アズワン株式会社が日本の代理店として販売するアメリカ・KACTUS社のNanodisc（ナノディスク）は、KACTUS社独自開発のコポリマーを用いて効率的に製造されたNanodiscです。
KACTUS社ナノディスクが推進する膜タンパク質研究
KACTUS社について
KACTUS社は2018年に設立されたアメリカの会社です。研究現場の未解決ニーズと複雑なタンパク質発現の課題に対し、革新的なリコンビナントタンパク質ソリューションを提供するために設立されました。同年には胃がんや食道腺がんに関連する、発現が困難であった複数回膜貫通タンパク質「Claudin18.2」を、独自のタンパク質工学と発現プラットフォームにより、VLP上でワイルドタイプの全長Claudin18.2を発現させた世界初の企業となりました。
KACTUS社は迅速・確実な配送と信頼性の高いカスタマーサポートで、研究を強力にバックアップしています。
ナノディスク（Nanodisc）とは？
細胞内で起こる多くのプロセスは膜タンパク質を介したシグナルによって引き起こされることから、膜タンパク質をターゲットとした創薬研究は依然として盛んです。
その一方で、膜タンパク質は細胞膜の構成成分である脂質二重層に埋め込まれる形で存在する物が多いことから、in vitroでの研究が難しいタンパク質でもあります。特にこれまでの膜タンパク質へのアプローチ法は、抽出と可溶化に界面活性剤を使用するものがほとんどです。そして、膜タンパク質の構造や機能、安定性は細胞膜上にある時と大きく異なってしまいます。
そこで登場したのが、ナノディスク（Nanodisc）技術です。ナノディスクは直径が通常10~12 nm、厚さ4 nm程度の円盤型脂質二重層で（1）、天然に近い環境で膜タンパク質を組み込むことができる、可溶性の特殊な構造体です。
ナノディスク（Nanodisc）作成法の歴史
最初のナノディスクは、University of IllinoisのStephen G. Sligar博士らによって報告されました（2）。この報告でのナノディスクは、脂質二重層にMembrane Scaffold Proteins （膜足場タンパク質、MSP）を使用してナノディスクを安定化しています。ここでのMSPは、微生物での発現、および精製と円盤状の脂質二重層構築に最適な約200アミノ酸の切断されたアポリポプロテインA-I（apo A-I）を使用しています。界面活性剤を含むリン脂質とMSPの混合液中から透析やビーズなどで界面活性剤を除去すると、自己組織化によるリン脂質とMSPの合体により、ナノディスクが構築されました。そしてMSPを環状化して表面電荷改変するなど、MSPを用いたナノディスクの構築法は現在も検討が続いています（3）。
その他にも、apo A-I由来の短い合成両親媒性ペプチド（Amphipathic Peptide）を用いたナノディスクの構築法（4）、スチレン‐マレイン酸（Styrene–Maleic Acid；SMA）コポリマーの添加による天然ナノディスクの形成法（5）など、いくつかのナノディスク作成法が開発されています。ペプチド法は化学的組成が明らかで、サイズが小さく修飾も可能といった利点がある一方で、安定性が低く、大きい、あるいは複雑な膜タンパク質の保持はサポートしていないといった弱点があります。ポリマー法では界面活性剤が不要のため、適切な界面活性剤と脂質混合物を検討する必要がなく、ナノディスク開発サイクルが簡素化できる一方で、考慮すべき点（二価陽イオンやpHへの感受性など）もあります（6）。
KACTUS社独自のナノディスク（Nanodisc）作成法
KACTUS社ではナノディスクの製造を効率化するため、独自のコポリマーを開発しました。この独自の両親媒性コポリマーは膜タンパク質の安定化と、界面活性剤を使用しない可溶化を可能にし、製造品質、性能、信頼性を確保します。
KACTUS社Nanodiscの特長と利点
- 天然の脂質を使用：人工脂質を使用せず、細胞膜に存在する天然の細胞リン脂質を使用しています。
- 細胞毒性タンパク質も搭載可能：ナノディスクは細胞毒性を持つ膜貫通タンパク質も組み込めることから、困難なタンパク質の研究にも使えるフレキシブルなツールとなります。
- 高純度：KACTUS社のナノディスクはアフィニティー精製しており、複合体を均一に含む上、膜タンパク質が取り込まれていない「空の」ナノディスクを含みません。
- 界面活性剤を使用しない抽出：天然の活性を保持した状態でのナノディスクを提供します。
KACTUS社Nanodisc製品一覧
| 商品番号 | アズワン品番 | AXEL製品ページ | 品名 | Accession# | タグ | アミノ酸配列 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| CCR-HM107 | 83-6085-14 | https://axel.as-1.co.jp/asone/d/83-6085-14/ | Human CCR7 Protein-Nanodisc | P32248 | C-His | Met1-Pro378 |
| LGR-HM10N | 83-6085-15 | https://axel.as-1.co.jp/asone/d/83-6085-15/ | Human LGR-4 Protein-Nanodisc | Q9BXB1-1 | C-His | Met1-Asp951 |
| A2R-HM1N1 | 83-6085-16 | https://axel.as-1.co.jp/asone/d/83-6085-16/ | Human A2AR Protein-Nanodisc | P29274 | C-His | Met1-Ser412 |
| TSF-HM00N | 83-6085-17 | https://axel.as-1.co.jp/asone/d/83-6085-17/ | Human TM4SF1 Protein-Nanodisc | P30408 | N-His | Met1-Cys202 |
| MR2-HM1N118 | 83-6085-18 | https://axel.as-1.co.jp/asone/d/83-6085-18/ | Human MRGPRX2 Protein-Nanodisc | Q96LB1 | C-His | Met1-Val330 |
| CR4-HM1N122 | 83-6085-19 | https://axel.as-1.co.jp/asone/d/83-6085-19/ | Human CCR4 Protein-Nanodisc | P51679 | C-His | Met1-Leu360 |
| CR8-HM1N29 | 83-6085-20 | https://axel.as-1.co.jp/asone/d/83-6085-20/ | Human CCR8 Protein-Nanodisc | P51685-1 | C-His | Met1-Leu355 |
| LR5-HM1N157 | 83-6085-21 | https://axel.as-1.co.jp/asone/d/83-6085-21/ | Human LGR-5 Protein-Nanodisc | O75473-1 | C-His | Met1-Leu907 |
| CLD4-HM1N161 | 83-6085-22 | https://axel.as-1.co.jp/asone/d/83-6085-22/ | Human Claudin 4 Protein-Nanodisc | O14493 | C-His | Met1-Val209 |
| CXR5-HM1N72 | 83-6085-23 | https://axel.as-1.co.jp/asone/d/83-6085-23/ | Human CXCR5 Protein-Nanodisc | P32302-1 | C-His | Met1-Phe372 |
| GLP-HM1N123 | 83-6085-24 | https://axel.as-1.co.jp/asone/d/83-6085-24/ | Human GLP-1R Protein-Nanodisc | P43220 | C-His | Met1-Ser463 |
| GLP-HM4N185BF | 83-6085-25 | https://axel.as-1.co.jp/asone/d/83-6085-25/ | Biotinylated Human GLP-1R Protein-Nanodisc | P43220 | C-His-Avi | Met1-Ser463 |
| PC2-HM10N | 83-6085-26 | https://axel.as-1.co.jp/asone/d/83-6085-26/ | Human PC2/Polycystin-2 Protein-Nanodisc | Q13563-1 | C-His | Met1-Val968 |
| GIP-HM14RNB | 83-6085-27 | https://axel.as-1.co.jp/asone/d/83-6085-27/ | Biotinylated Human GIPR Protein-Nanodisc | P48546-1 | C-His | Met1-Cys466 |
| GCR-HM10NB | 83-6085-28 | https://axel.as-1.co.jp/asone/d/83-6085-28/ | Biotinylated Human GCGR/Glucagon receptor Protein-Nanodisc | P47871 | C-His | Met1-Phe477 |
| CXC-HM1RNB | 83-6085-29 | https://axel.as-1.co.jp/asone/d/83-6085-29/ | Biotinylated Human CXCR5 Protein-Nanodisc | P32302-1 | C-His | Met1-Phe372 |
| XCT-HM10NB | 83-6085-30 | https://axel.as-1.co.jp/asone/d/83-6085-30/ | Biotinylated Human Cystine/glutamate transporter (SLC7A11) Protein-Nanodisc | Q9UPY5 | C-His | Met1-Leu501 |
| CLD-HM16NB | 83-6085-31 | https://axel.as-1.co.jp/asone/d/83-6085-31/ | Biotinylated Human Claudin 6 Protein-Nanodisc | P56747 | C-His | Met1-Val220 |
| MR2-HM10XN | 83-6085-32 | https://axel.as-1.co.jp/asone/d/83-6085-32/ | Biotinylated Human MRGPRX2 Protein-Nanodisc | Q96LB1 | C-His | Met1-Val330 |
| CCR-HM17NB | 83-6085-33 | https://axel.as-1.co.jp/asone/d/83-6085-33/ | Biotinylated Human CCR7 Protein-Nanodisc | P32248 | C-His | Met1-Pro378 |
| CXR-HM1RNB | 83-6085-34 | https://axel.as-1.co.jp/asone/d/83-6085-34/ | Biotinylated Human CXCR4 Protein-Nanodisc | P61073-1 | C-His | Met1-Ser352 |
| GPR-HM15NB | 83-6085-35 | https://axel.as-1.co.jp/asone/d/83-6085-35/ | Biotinylated Human GPRC5D Protein-Nanodisc | Q9NZD1-1 | C-His | Met1-Val345 |
| CXR-HM10NB | 83-6085-36 | https://axel.as-1.co.jp/asone/d/83-6085-36/ | Biotinylated Human CX3CR1 Protein-Nanodisc | P49238-1 | C-His | Met1-Leu355 |
| GLP-HM10NB | 83-6085-37 | https://axel.as-1.co.jp/asone/d/83-6085-37/ | Biotinylated Human GLP-1R Protein-Nanodisc | P43220 | C-His | Met1-Ser463 |
| SLC-HM17NB | 83-6085-38 | https://axel.as-1.co.jp/asone/d/83-6085-38/ | Biotinylated Human SLC6A17 Protein-Nanodisc | Q9H1V8 | C-His | Met1-Leu727 |
| CD2-HM12NB | 83-6085-39 | https://axel.as-1.co.jp/asone/d/83-6085-39/ | Biotinylated Human CD20/MS4A1 Protein-Nanodisc | P11836-1 | C-His | Met1-Pro297 |
| CLD-HM14NB | 83-6085-40 | https://axel.as-1.co.jp/asone/d/83-6085-40/ | Biotinylated Human Claudin 4 Protein-Nanodisc | O14493 | C-His | Met1-Val209 |
| CLD-HM10NB | 83-6085-41 | https://axel.as-1.co.jp/asone/d/83-6085-41/ | Biotinylated Human Claudin 18.2 Protein-Nanodisc | P56856-2 | C-His | Met1-Val261 |
| CCR-HM16NB | 83-6085-42 | https://axel.as-1.co.jp/asone/d/83-6085-42/ | Biotinylated Human CCR6 Protein-Nanodisc | P51684 | C-His | Met1-Met374 |
会社情報（お問い合わせ先）
| 会社名 | アズワン株式会社 |
| 部署名 | ソリューション・デザイン部 試薬グループ |
| 住所 | 〒530-0005大阪市北区中之島4丁目3番51号 Nakanoshima Qross 未来医療R＆Dセンター10階1002室 |
| TEL | 06-6447-8641 |
| FAX | 06-6447-8642 |
| Website | https://axel.as-1.co.jp/ |
| Reagents@so.as-1.co.jp |
参考文献
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- Bayburt TH, Grinkova YV, Sligar SG. Self-Assembly of Discoidal Phospholipid Bilayer Nanoparticles with Membrane Scaffold Proteins Nano Letters, 2002, vol. 2, issue 8, pp. 853-856
- Tidemand FG, Blemmer S, Johansen NT, Arleth L, Pedersen MC. Non-ionic detergent assists formation of supercharged nanodiscs and insertion of membrane proteins. Biochim Biophys Acta Biomembr. 2022 Jun 1;1864(6):183884. doi: 10.1016/j.bbamem.2022.183884. Epub 2022 Feb 16. PMID: 35182589.
- Salnikov ES, Anantharamaiah GM, Bechinger B. Supramolecular Organization of Apolipoprotein-A-I-Derived Peptides within Disc-like Arrangements. Biophys J. 2018 Aug 7;115(3):467-477. doi: 10.1016/j.bpj.2018.06.026. Epub 2018 Jul 11. PMID: 30054032; PMCID: PMC6085177.
- Dörr JM, Scheidelaar S, Koorengevel MC, Dominguez JJ, Schäfer M, van Walree CA, Killian JA. The styrene-maleic acid copolymer: a versatile tool in membrane research. Eur Biophys J. 2016 Jan;45(1):3-21. doi: 10.1007/s00249-015-1093-y. Epub 2015 Dec 6. PMID: 26639665; PMCID: PMC4698303.
- Hawkins OP, Jahromi CPT, Gulamhussein AA, Nestorow S, Bahra T, Shelton C, Owusu-Mensah QK, Mohiddin N, O’Rourke H, Ajmal M, Byrnes K, Khan M, Nahar NN, Lim A, Harris C, Healy H, Hasan SW, Ahmed A, Evans L, Vaitsopoulou A, Akram A, Williams C, Binding J, Thandi RK, Joby A, Guest A, Tariq MZ, Rasool F, Cavanagh L, Kang S, Asparuhov B, Jestin A, Dafforn TR, Simms J, Bill RM, Goddard AD, Rothnie AJ. Membrane protein extraction and purification using partially-esterified SMA polymers. Biochim Biophys Acta Biomembr. 2021 Dec 1;1863(12):183758. doi: 10.1016/j.bbamem.2021.183758. Epub 2021 Sep 1. PMID: 34480878; PMCID: PMC8484863.
