How to catch a membrane protein in action: A review of functional membrane protein immobilization strategies and their applications

Chemical Reviews

Volumn 111, Issue 2, 2011, Pages 640-656

  Früh, Virginie ^a,b   Ijzerman, Ad P ^a   Siegal, Gregg ^b  

^a LEIDEN UNIVERSITY   (Netherlands)

^b LEIDEN UNIVERSITY   (Netherlands)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BINDING STUDIES; CELLULAR MEMBRANES; FUNCTIONAL MEMBRANES; GOOD STABILITY; HYDROPHOBIC ENVIRONMENT; MEMBRANE PROTEINS; NICOTINIC ACETYLCHOLINE RECEPTORS; SOLUBLE PROTEINS;

BIOLOGICAL MEMBRANES; LIGANDS;

PROTEINS;

BIOTIN; CYANAMIDE; DETERGENT; IMMOBILIZED PROTEIN; MEMBRANE PROTEIN; SEPHAROSE; WHEAT GERM AGGLUTININ;

ARTICLE; CHEMISTRY; HUMAN; LIPID BILAYER;

BIOTIN; CARBODIIMIDES; DETERGENTS; HUMANS; IMMOBILIZED PROTEINS; LIPID BILAYERS; MEMBRANE PROTEINS; SEPHAROSE; WHEAT GERM AGGLUTININS;

EID: 79951634555     PISSN: 00092665     EISSN: 15206890     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cr900088s     Document Type: Article

References (108)

1. Marassi. F. M.; Ramamoorthy. A.; Opella, S. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1997, 94, 8551.
2. Leiefert, W. R.; Aloia. A. L.; Bucco. O.; Glatz, R. V.; McMurchie, E. J. J. Biomol Screening 2005, 10, 765.
3. MacBeath, G.; Schreiber, S. L. Science 2000, 289, 1760.
4. Bertucci, C.; Cimitan, S. J. Pharm. Biomed. Anal. 2003, 32, 101.
5. Arenkov, P.: Kukhtin, A.; Gemmell. A.; Voloshchuk, S.; Chupeeva, V.; Mirzabekov, A. Anal. Biochem. 2000, 278, 123.
6. Guschin, D.; Yershov, G.; Zaslavsky, A.; Gemmell, A.; Shick, V.; Proudnikov, D.; Arenkov, P.; Mirzabekov, A. Anal Biochem. 1997. 250, 203.
7. Lu. L.; Brekkan, E.; Haneskog, L.; Yang. Q.; Lundahl, P. Biochim. Biophys. Acta 1993, 1150. 135.
8. Yang. Q.; Lundahl, P. Anal. Biochem. 1994, 218, 210.
9. Gottschalk. I.; Li, Y. M.; Lundahl, P. J. Chromatogr., B 2000, 739, 55.
10. Karlsson, O. P.; Lofas, S. Anal. Biochem. 2002, 300, 132.
11. Franzin, C. M.; Gong. X. M.; Thai, K.; Yu, J. H.; Marassi. F. M. Methods 2007, 41, 398.
12. Neumann, L.; Wohland, T.; Whelan, R. J.; Zare, R. N.; Kobilka, B. K. ChemBioChem 2002, 3, 993.
13. Naumann, R.; Jonczyk, A.; Hampel, C.; Ringsdorf, H.; Knoll, W.; Bunjes, N.; Graber, P. Bioelectrochem. Bioenergy 1997, 42, 241.
14. Civjan, N. R.; Bayburt, T. H.; Schuler, M. A.; Sligar, S. G. BioTechniques 2003, 35, 556.
15. Gottschalk. I.; Lagerquist. C.; Zuo, S. S.; Lundqvist, A.; Lundahl, P. J. Chromatogr., B 2002, 768. 31.
16. Schmid, E. L.; Tairi, A. P.; Hovius, R.; Vogel, H. Anal. Chem. 1998, 70, 1331.
17. Fang, Y.; Frutos, A. G.; Lahiri, J. ChemBioChem 2002, 5, 987.
18. Vanwetswinkel. S.; Heetebrij, R. J.; van Duynhoven, J.; Hollander. J. G.; Filippov, D. V.; Hajduk. P. J.; Siegal, G. Chem. Biol 2005. 12, 207.
19. Robelek. R.; Lemker, E. S.; Wiltschi, B.; Kirste, V.; Naumann, R.: Oesterhelt, D.; Sinner, E. K. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 605.
20. Adair, W. L.; Kornfeld, S. J. Biol Chem. 1974, 249, 4696.
21. Moaddel, R.; Oliveira. R. V.; Hyppolite. P.; Juhaszova, M.; Wainer, I. W. J. Pliarm. Biomed. Anal. 2010, 52, 416.
22. Perez, J. B.; Martinez. K. L.; Segura. J. M.; Vogel, H. Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 306.
23. Perez, J. B.; Segura, J. M.; Abankwa, D.; Piguet, J.; Martinez, K. L.; Vogel, H. J. Mol. Biol. 2006, 363, 918.
24. Danelon, C.; Perez, J. B.; Santschi, C.; Brugger, J.; Vogel, H. Langmuir 2006, 22, 22.
25. Pick, H.; Schmid, E. L.; Tairi, A. P.; Ilegems. E.; Hovius, R.; Vogel, H. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 2908.
26. Bayley, H.; Cremer, P. S. Nature 2001, 413, 226.
27. Stamou, D.; Duschl. C.; Delamarche. E.; Vogel, H. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2003, 42, 5580.
28. Hart, H. E.; Greenwald, E. B. Mol. Immunol 1979, 16, 265.
29. Gruner, S. M.; Kirk, G.; Patel, L.; Kaback, H. R. Biochemistry 1982, 21, 3239.
30. Nelson, N. Anal. Biochem. 1987, 165, 287.
31. Bosse. R.; Garlick. R.; Brown, B.; Menard, L. J. Biomol. Screen. 1998, 5, 285.
32. Simpson, P. R.; Yu. X. H.; Redza. Z. M.; Anson. J. G.; Chan. S. H.; Lin. Y. J. Virol Methods 1997, 69, 197.
33. Gevi, M.; Domenici. E. Anal Biochem. 2002, 300, 34.
34. Lerner, C. G.; Saiki, A. Y. C. Anal. Biochem. 1996, 240, 185.
35. Trivedi. V.; Zhang, S. C.; Castoreno. A. B.; Stockinger, W.; Shieh, E. C.; Vyas, J. M.; Frickel, E. M.; Nohturfft, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006, 103, 18226.
36. Lu. L.; Brekkan, E.; Haneskog, L.; Yang. Q.; Lundahl, P. Biochim. Biophys. Acta 1993, 1150, 135.
37. Yang, Q.; Lundahl, P. Anal. Biochem. 1994, 218, 210.
38. Sandberg. M.; Lundahl, P.; Greijer. E.; Belew, M. Biochim. Biophys. Acta 1987, 924, 185.
39. Kasahara, M.; Hinkle, P. C. J. Biol. Chem. 1977, 252, 7384.
40. Kirby, C.; Gregoriadis, G. Biotechnol J. 1984, 2, 979.
41. Brekkan. E.; Lundqvist, A.; Lundahl. P. Biochemistiy 1996, 55, 12141.
42. Bayer, R.; Feigenson, G. W. Biochim. Biophys. Acta 1985, 815, 369.
43. Puu, G.; Koch, M. Biochem. Pharmacol. 1990, 40, 2209.
44. Sellstrom, A.; Gustafson, I.; Ohlsson, P. A.; Olofsson, G.; Puu, G. Colloids Surf. 1992, 64, 289.
45. Puu. G.; Gustafson, I.; Artursson, E.; Ohlsson, P. A. Biosens. Bioelectron. 1995, 10, 463.
46. Posner, B.; Hong, Y. L.; Benvenuti. E.; Potchoiba, M.; Nettleton, D.; Lui. L.; Ferrie, A.; Lai, F.; Fang. Y.; Miret, J.; Wielis, C.; Webb, B. Anal. Biochem. 2007, 365, 266.
47. Fang, Y.; Lahiri, J.; Picard, L. Drug Discovery Today 2003, 8, 755.
48. Fang, Y.; Frutos, A. G.; Lahiri, J. ChemBioChem 2002, 5, 987.
49. Fang. Y.; Frutos, A. G.; Lahiri. J. J. Am. Chem. Soc. 2002, 724, 2394.
50. Lahiri. J.; Kalal, P.: Frutos. A. G.; Jonas, S. T.; Schaeffler. R. Langmuir 2000, 76, 7805.
51. Carre, A. R. E.; Efrenov, A. M.; Fang, Y.; Hong, Y.; Lacarriere, V.; Lahiri. J.; Lai. F.; Mauro. J. C.: Raghavan, S.; Webb, B. L. Patent 20060147993 2006.
52. Bailey, K.; Bally, M.; Leifert, W.; Vörös, J.; McMurchie, T. Proteomics 2009, 9, 2052.
53. Heyse, S.; Ernst, O. P.; Dienes. Z.; Hofmann, K. P.; Vogel, H. Biochemistry 1998, 37, 507.
54. Wiltschi, B.; Schober, M.; Kohlwein, S. D.; Oesterhelt, D.; Sinner, E. K. Anal Chem. 2006, 78, 547.
55. Sinner, E. K.; Reuning, U.; Kok. F. N.; Sacca, B.; Moroder, L.; Knoll, W.; Oesterhelt, D. Anal. Biochem. 2004, 333, 216.
56. Naumann, R.; Schmidt, E. K.; Jonczyk, A.; Fendler, K.; Kadenbach, B.; Liebermann, T.; Offenhausser. A.; Knoll. W. Biosens. Bioelectron. 1999, 14, 651.
57. Bunjes, N.; Schmidt, E. K.; Jonczyk, A.; Rippmann, F.; Beyer, D.; Ringsdorf. H.; Graber, P.; Knoll. W.; Naumann, R. Langmuir 1997, 13, 6188.
58. Schmidt, G.; Graber, P. Biochim. Biophys. Acta 1985, 808, 46.
59. Boekema. E. J.; Schmidt, G.; Graber, P.; Berden. J. A. Z. Naturforsch., C 1988, 43, 219.
60. Kadenbach, B.; Stroh, A.; Ungibauer, M.; Kuhnnentwig, L.; Buge, U.; Jarausch, J. Method Enzymol. 1986, 126, 32.
61. Minic, J.; Grosclaude, J.; Aioun, J.; Persuy, M. A.; Gorojankina, T.; Salesse, R.; Pajot-Augy, E.; Hou, Y. X.; Heiali, S.; Jaffrezic-Renault, N.; Bessueille, F.; Errachid, A.; Gomila, G.; Ruiz, O.; Samitier, J. Biochim. Biophys. Acta 2005, 1724, 324.
62. Vidic, J.; Pla-Roca, M.; Grosclaude, J.; Persuy, M. A.; Monnerie, R.; Caballero, D.; Errachid, A.; Hou, Y. X.; Jaffrezic-Renault, N.; Salesse, R.; Pajot-Augy, E.; Samitier, J. Anal. Chem. 2007, 79, 3280.
63. Cooper. M. A.; Hansson, A.; Lofas, S.; Williams, D. H. Anal. Biochem. 2000, 277, 196.
64. Subramaniam, V.; Alves, I. D.; Salgado, G. F. J.; Lau, P. W.; Wysocki, R. J.; Salamon, Z.; Tollin, G.; Hruby, V. J.; Brown, M. F.; Saavedra, S. S. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 5320.
65. Sisson. T. M.; Lamparski, H. G.; Kolchens, S.; Elavadi. A.; O'Brien, D. F. Macromolecules 1996, 29, 8321.
66. Botelho, A. V.; Gibson. N. J.; Thurmond, R. L.; Wang. Y.; Brown, M. F. Biochemistry 2002, 41, 6354.
67. Alves, I. D.; Salamon, Z.; Varga, E.; Yamamura. H. I.; Tollin, G.; Hruby, V. J. J. Biol. Chem. 2003, 278, 48890.
68. Brown, M. F. Chem. Phys. Lett. 1994, 73, 159.
69. Bubis, J. Biol. Res 1998, 57, 59.
70. Schmitt, J.; Danner, B.; Bayerl, T. M. Langmuir 2001. 17, 244.
71. Schurholz, T. Biol. Psychiatry 1996, 58, 87.
72. Stenlund, P.; Babcock, G. J.; Sodroski, J.; Myszka, D. G. Anal. Biochem. 2003, 316, 243.
73. Martinez. K. L.; Meyer. B. H.; Hovius, R.; Lundstrom. K.; Vogel, H. Langmuir 2003, 19, 10925.
74. Lei. S. B.; Tero. R.; Misawa, N.; Yamamura. S.; Wan, L. J.; Urisu, T. Chem. Phys. Lett. 2006, 429, 244.
75. Kada, G.; Riener, C. K.; Hinterdorfer. P.; Kienberger, F.: Stoh, C. M.: Gruber, H. J. Single Mol. 2002, 3, 119.
76. Tota, M. R.; Daniel, S.; Sirotina, A.; Mazina, K. E.; Fong, T. M.; Longmore. J.; Strader, C. D. Biochemistry 1994, 33, 13079.
77. Hann, M. M.; Leach, A. R.; Harper, G. V. Chem. Inf. Comp. Sci. 2001, 41 856.
78. Zheng, C. J.; Han, L. Y.; Yap, C. W.; Xie, B.; Chen, Y. Z. Drug Discovery Today 2006, 11, 412.
79. Früh, V.; Heetebrij, R.; Siegal, G. Fragment-Based Drug Discovery: A Practical Approach; John Wiley & Sons: Chichester, U.K.. 2008; Chapter Ch. 6, p 135.
80. Früh, V.; Zhou, Y.; Chen, D.; Loch, C.; AB, E.; Grinkova, Y. N.; Verheij, H.; Sligar, S. G.; Bushweller, J. H.; Siegal, G. Chem. & Bio. 2010, 17, 881.
81. Zoonens, M.; Giusti, F.; Zito, F.; Popot, J. L. Biochemistry 2007, 46, 10392.
82. Bond, P. J.; Sansom, M. S. P. J. Mol. Biol. 2003, 329, 1035.
83. Arora, A.; Abildgaard. F.; Bushweller. J. H.; Tamm, L. K. Nat. Struct. Biol. 2001, 8, 334.
84. Pautsch, A.; Schulz, G. E. Nat. Struct. Biol. 1998, 5, 1013.
85. Pautsch, A.; Schulz, G. E. J. Mol. Biol. 2000, 298, 273.
86. Bayburt, T. H.; Carlson. J. W.; Sugar. S. G. J. Struct. Biol 1998, 123, 37.
87. Ghanouni, P.; Steenhuis, J. J.; Farrens, D. L.; Kobilka, B. K. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 5997.
88. Schmid, E. L.; Tairi, A. P.; Hovius, R.; Vogel, H. Anal. Chem. 1998, 70, 1331.
89. Harding. P. J.; Hadingham. T. C.; McDonnell. J. M.; Watts, A. Eur. Biophys. J. Biophys. 2006, 35, 709.
90. Neumann, T.; Junker. H. D.; Schmidt. K.; Sekul. R. Curr. Top. Med. Chem. 2007, 7, 1630.
91. Oshannessy, D. J.; Dobersen, M. J.; Quarles, R. H. Immunol. Lett. 1984, 8, 273.
92. Spinke, J.; Liley. M.; Schmitt. F. J.; Guder, H. J.; Angermaier, L.; Knoll, W. J. Chem. Phys. 1993, 99, 7012.
93. Bieri, C.; Ernst, O. P.; Heyse, S.; Hofmann, K. P.; Vogel, H. Nat. Biotechnol 1999, 17, 1105.
94. Friedrich, M. G.; Giess. F.; Naumann, R.: Knoll, W.; Ataka. K.: Heberle, J.; Hrabakova, J.; Murgida, D. H.; Hildebrandt, P. Chem. Commun. 2004, 2376.
95. Giess, F.; Friedrich, M. G.; Heberle, J.; Naumann, R. L.; Knoll, W. Biophys. J. 2004, 87, 3213.
96. Sklar. L. A.; Vilven. J.; Lynam, E.; Neldon. D.; Bennett, T. A.; Prossnitz, E. BioTechniques 2000, 28, 976.
97. Sklar, L. A.; Simons, P.; Waller, A.; Biggs, S.; Buranda, T.; Foutz, T.; Edwards, B. S.; Prossnitz, E. R. Cytometry, Part A 2004, 59A, 94.
98. Waller, A.; Simons, P.; Prossnitz, E. R.; Edwards, B. S.; Sklar, L. A. Comb. Chem. High Throughput Screening 2003, 6, 389.
99. Waller, A.; Simons. P. C.; Biggs. S. M.; Edwards. B. S.; Prossnitz. E. R.; Sklar, L. A. Trends Pharmacol. Sci. 2004, 25, 663.
100. Sklar. L. A.; Carter, M. B.; Edwards, B. S. Curr. Opin. Pharmacol 2007, 7, 527.
101. Knowles, P. F.; Finka, R.; Smith, C.; Lin, Y. P.; Dafforn, T.; Overduin, M. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7484.
102. Charvolin, D.; Perez, J.-B.; Rouvière, F.; Giusti, F.; Bazzacco, P.; Abdine, A.; Martinez, K. L.; Popot, J.-L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 405.
103. Serrano-Vega, M. J.; Magnani. F.; Shibata, Y.; Tate, C. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 877.
104. Leitz, A. J.; Bayburt, T. H.; Barnakov. A. N.; Springer. B. A.; Sligar, S. G. BioTechniques 2006, 40, 601.
105. Champed, P.; Menguy, T.; Tribet, C.; Popot, J. L.; Le Maire, M. J. Biol. Chem. 2000, 275, 18623.
106. Zoonens. M.; Catoire, L. J.; Giusti. F.; Popot, J. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005, 102, 8893.
107. Diab, C.; Tribet, C.; Gohon, Y.; Popot, J. L.; Winnik, F. M. Biochim. Biophys. Acta, Biomembr. 2007, 1768, 2737.
108. Wohri. A. B.; Johansson. L. C.; Wadsten-Hindrichsen, P.; Wahlgren, W. Y.; Fischer, G.; Horsefleld, R.; Katona, G.; Nyblom, M.; Oberg, F.; Young, G.; Cogdell, R. J.; Fraser, N. J.; Engstrom, S.; Neutze, R. Structure 2008, 16, 1003.