Los bicelles estabilizan una conformación compacta de opsina con un empaquetamiento α-helico mejorado

Los bicelles forman una bicapa lipídica plana en forma de disco rodeada de lípidos de cadena corta en el borde periférico. Por lo tanto, son ideales para estudiar proteínas transmembrana purificadas en un ambiente más parecido al nativo. En este estudio, investigamos las propiedades físico-químicas de los bicelles utilizando microscopía electrónica de transmisión, dispersión de luz dinámica y espectroscopia de fluorescencia. El receptor acoplado a proteína G rhodopsina sirvió como una proteína de membrana prototípica, la cual reconstituimos en bicelles con un diámetro promedio de 11.6 ± 0.6 nm que aumentó a 14.9 ± 0.7 nm al incorporar rhodopsina. Estos resultados fueron confirmados por microscopía electrónica de transmisión y espectroscopia de fluorescencia. Comparando la concentración molar de bicelles y rhodopsina, determinamos un promedio de 4 ± 1 bicelles por molécula de rhodopsina basado en la dispersión de luz dinámica, y 6 ± 3 basado en datos de microscopía electrónica de transmisión. Así, solo el 14-25% de los bicelles contenían rhodopsina sin evidencia de agregación. Las mediciones de espectroscopia infrarroja y de dicroísmo circular demostraron que, en los bicelles, la rhodopsina forma una estructura más empaquetada en comparación con la condición solubilizada en detergente, y exhibe un empaquetamiento α-helico mejorado. Además, la forma reconstituida en bicelle mostró una estabilidad térmica aumentada. Cuando se inmovilizó en superficies de chips sensores a través del anclaje de concanavalina A, la rhodopsina en bicelles mostró al menos una eficiencia de unión 10 veces menor al transducina de proteína G que en detergente, aunque manteniendo estequiometría de unión 1:1. Estos resultados indican una orientación monolamelar de los bicelles en la superficie del chip sensor, exponiendo la rhodopsina en su plegamiento nativo.