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膜タンパク質の保持に有用な新しい両親媒性ポリマータイプの界面活性剤 アンフィポール（Amphipol）（Anatrace社）

掲載日情報：2022/01/26 現在Webページ番号：70172

マイクロライティックノースアメリカ /
Anatrace Products LLC（旧 Microlytic North America Inc)
[メーカー略称：MNA]

アンフィポール（Amphipol）は、水溶液中での膜タンパク質の安定に有用な、新しい両親媒性ポリマータイプの界面活性剤です。膜タンパク質を従来の界面活性剤で抽出後、Amphipolで置換することで、生化学的に安定化させながら遊離ミセルを含まない水溶液に膜タンパク質を溶解させることが可能です。

※ 本製品は研究用です。研究用以外には使用できません。

Amphipol A8-35（#A835）の立体構造

Amphipol A8-35（#A835、グレー）とタンパク質（ピンク）の複合体の模式図

両親和媒性ポリマーであるアンフィポール（Amphipol）はタンパク質の疎水性膜貫通表面に吸着し、生化学的に安定化させながら溶解性を維持します（図：P.L. Porté）。

出典 AMPHIPOLS: Amphiphatic Polymers Designed To Stabilize Membrane Proteins In Aqueous Solutions（フランス生物生理化学研究所（IBPC）のWebサイトより）

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アンフィポール（APol、Amphipol）とは

膜タンパク質の可溶化における問題点

従来の界面活性剤により可溶化した膜タンパク質の溶液中では、界面活性剤分子は、モノマー、ミセル、およびタンパク質の膜貫通領域を覆い親水性にしている界面活性剤層の3つの状態間で一定の平衡状態にあります。膜タンパク質の凝集防止には、界面活性剤のCMC（臨界ミセル濃度）より上の状態、つまり遊離ミセルの存在下で処理する必要があり、これが膜タンパク質の不活性化の主な原因となります。

アンフィポールの設計

こうした問題点を克服するために、タンパク質の表面に対して非常に高い親和性を有しており、かつ決して解離しない分子が考案されました。その分子の平衡状態は、タンパク質の表面に非常に強く変移され、溶液中に微量に存在する遊離の界面活性剤で十分にタンパク質の可溶化が保持されます。その結果として、ミセル相は、界面活性剤溶液中で結合した脂質、補因子、およびサブユニットを溶解する疎水性の受容分子として機能し、膜タンパク質を不安定化させる分子としては本質的に消失します。この結果は、1つまたは少数の疎水性鎖ではなく、多数の疎水性鎖を有する界面活性剤によって実現されます。
こうした背景をもとに、個々の膜タンパク質の小さな親水性複合体の形で天然の状態で水溶性を保持できる、短い両親和媒性ポリマーであるアンフィポール（APol）が設計されました。アンフィポールは、水溶液中の膜タンパク質の安定剤として機能する新しいクラスのポリマーで、一般的に可溶化ステップ後に、従来の界面活性剤からの置換を行います。アンフィポールにトラップされた膜タンパク質は、遊離ミセルを含まない水溶液中で可溶であり、生化学的に安定です。



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Amphipol A8-35（#A835）とは

Amphipol A8-35（#A835）は、オクチルアミンとイソプロピルアミンがランダムに結合した強力な親水性ポリアクリレート鎖で構成されており、膜タンパク質の研究において最も広く使用されています1,5,6（Figure 1A）。一部の例外を除き7,14、Amphipol A8-35によるトラップでは、リガンドまたは基質の結合や膜タンパク質の機能には影響を与えません12,15～17。

Amphipol AB-35（#A835）の化学構造式

Amphipol A8-35（#A835）は、カルボキシル基によってもたらされる陰イオンの電荷（1分子あたり約12）のために高い水溶性を有しています5～7。個々のA8-35分子の平均分子量は約4.3 kDa8で、水溶液（pH＞7.0）では、Amphipol A8-35は自己組織化して球状粒子になり、それぞれの粒子が平均約9個のA8-35分子を含んでおり、平均質量は約40 kDa、ストークス半径は約3.15 nmとなります6（Figure 1B）。CMC（臨界ミセル濃度）は非常に低いため（約0.002 g/L）9、ほとんどの状況では無視できます3,4。Amphipol A8-35は両親媒性のため、膜タンパク質の疎水性の膜貫通表面に吸着し、膜タンパク質の本来の構造を安定させて機能を維持することにより、可溶化された膜タンパク質を「トラップ」することができます2～4。

Amphipol A8-35（#A835）の適用

Amphipol A8-35（#A835）の界面活性は非常に弱いため、直接、膜タンパク質を抽出や可溶化することにはほとんどの場合は適していません（一部の例外有り2）。しかし、他の界面活性剤で可溶化した後、Amphipol A8-35に置換することで、遊離ミセルを含まない溶液中で、天然の状態の膜タンパク質を取り扱うことができます。膜タンパク質のトラップのプロトコルについては、下図をご参照下さい。

Amphipol AB-35（#A835）の化学構造式

膜タンパク質のトラップの手順例

  • Step 1：界面活性剤により溶解した膜タンパク質溶液に、Amphipol A8-35（#A835）を添加し、15分間インキュベートする。
  • Step 2：ポリスチレンビーズを加え、穏やかに2時間撹拌して界面活性剤を吸着させる。
  • Step 3：遠心分離によりポリスチレンビーズを除去する。

※ 引用文献：Zoonens, M., et al., "NMR study of a membrane protein in detergent-free aqueous solution.", Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 102, 8893～8898 (2005).[PMID：15956183]

参考文献

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  1. Tribet, C., et al., "Amphipols: polymers that keep membrane proteins soluble in aqueous solutions.", Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 93(26), 15047～15050 (1996).[PMID：8986761]
  2. Popot, J.L., et al., Cell. Mol. Life Sci., 60(8), 1559～1574 (2003). [PMID：14513831]
  3. Popot, J.L. "Amphipols, nanodiscs, and fluorinated surfactants: three nonconventional approaches to studying membrane proteins in aqueous solutions", Annu. Rev. Biochem., 79, 737～775 (2010).[PMID：20307193]
  4. Popot, J.L., et al., "Amphipols from A to Z.", Annu. Rev. Biophys., 40, 379～408 (2011).[PMID：21545287]
  5. Gohon, Y., et al., "Partial specific volume and solvent interactions of amphipol A8-35", Anal.Biochem., 334(2), 318～334 (2004).[PMID：15494140]
  6. Gohon, Y., et al., "Well-defined nanoparticles formed by hydrophobic assembly of a short and polydisperse random terpolymer, amphipol A8-3", Langmuir, 22(3), 1281～1290 (2006).[PMID：16430295]
  7. Picard, M., et al., "Protective and inhibitory effects of various types of amphipols on the Ca2+-ATPase from sarcoplasmic reticulum: a comparative study", Biochemistry, 45(6), 1861～1869 (2006).[PMID：16460032]
  8. Giusti, F., et al., "Synthesis,characterization, and applications of a perdeuterated amphipol.", J. Membr. Biol., 247(9～10), (2014).[PMID：24652511]
  9. Giusti, F., et al., "Well-defined critical association concentration and rapid adsorption at the air/water interface of a short amphiphilic polymer, amphipol A8-35: a study by Förster resonance energy transfer and dynamic surface tension measurements.", Langmuir, 28(28), 10372～10380 (2012).[PMID：22712750]
  10. Zoonens, M., et al., "Amphipols: a general introduction and some protocols, In I Mus-Veteau (ed) Membrane protein production for structural analysis", Springer (2014).[reference]
  11. Zoonens, M. and Popot, J.L., "Amphipols for each season.", J. Memb. Biol., 247(9～10) (2014).[PMID：24969706]
  12. Gohon, Y., et al., "Bacteriorhodopsin/amphipol complexes: structural and functional properties", Biophys. J. 94(9), 3523～3537 (2008).[PMID：18192360]
  13. Zoonens, M., et al., "Dynamics of membrane protein/amphipol association studied by Förster resonance energy transfer: implications for in vitro studies of amphipol-stabilized membrane proteins.", Biochemistry, 46(36), 10392～10404 (2007).[PMID：17705558]
  14. Champeil, P., et al., "Interaction of amphipols with sarcoplasmic reticulum Ca2+-ATPase.", J. Biol.Chem., 275, 18623～18637 (2000).[PMID：10747917]
  15. Dahmane, T., et al., "Amphipol-assisted in vitro folding of G protein-coupled receptors.", Biochemistry, 48(27), 6516～6521 (2009).[PMID：19534448]
  16. Martinez, K. L., et al., "Allosteric transitions of Torpedo acetylcholine receptor in lipids, detergent and amphipols: molecular interactions vs. physical constraints.", FEBS Lett., 528(1～3), 251～256 (2002).[PMID：12297315]
  17. Charvolin, D., et al., "The use of amphipols as universal molecular adapters to immobilize membrane proteins onto solid supports", Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 106, 405～410 (2009).[PMID：19116278]

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特長

  • 分子式：(C6.2H10.3O1.35N0.65Na0.35)n、n=約72
  • CAS番号：326856-53-5
  • 分子量：約9 kDa
  • 水溶性：最大20％
  • 形状：白色粉末

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用途

  • 天然の膜タンパク質構造の安定化
  • in vitroにおける膜タンパク質の機能研究
  • 膜タンパク質のフォールディング／リフォールディングの促進
  • NMRによる膜タンパク質の解析
  • 電子顕微鏡による膜タンパク質の解析
  • 膜タンパク質の固体表面への固定化

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Anphipol A8-35の技術情報

下の画像をクリックするとAnphipol A8-35の技術情報（pdf）をご覧いただけます。

Anphipol A8-35の技術情報

※ Anphipol A8-35に関する文献については、AMPHIPOL BIBLIOGRAPHY: an exhaustive list of publicationsからもご覧いただけます。

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品名／化学構造式 商品コード 特長 製品概要 参考文献

Biotinylated A8-35

Biotinylated A8-35（#BAM01）化学構造式

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 BAM01
  • 化学式：(C6.5H11.225O1.375N0.75Na0.325)n
    n=約72
  • CAS番号：1423685-21-5
  • 分子量：約9.3 kDa
  • 水溶性：最大20％
 固体サポート上に膜タンパク質を固定化するのに有用なビオチン標識A8-35。ビオチン標識A8-35に再構成した膜タンパク質は、ストレプトアビジンをコートした表面上に固定化することができる1。
  1. Charvolin, D., et al., PNAS, 106(2), 405～410 (2009) .
  2. Zoonens & Popot, J. Membr. Biol., 247, 759～796 (2014).

PMAL-C8

PMAL-C8（#P5008）化学構造式

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 P5008
  • 化学式： (C19H36O3N2)n
  • CAS番号：869856-84-8
  • 分子量：約18,500
  • 水溶性：≧10％（20℃）
 Poly (Maleic Anhydride-alt-1-Decene) substituted with 3-(Dimethylamino) Propylamine
  1. Nagy, J. K., et al., FEBS Letters, 501, 115～120 (2001) .
  2. Gorzelle, B. M., et al., J. Am. Chem. Soc., 124, 11594～11595 (2002).

PMAL-C12

PMAL-C12（#P5012）化学構造式

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 P5012
  • 化学式： (C23H44O3N2)n
  • CAS番号：869857-14-7
  • 分子量：約12,000
  • 水溶性：≧5％（20℃）

PMAL-C16

PMAL-C16（#PP5016）化学構造式

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 P5016
  • 化学式： (C27H52O3N2)n
  • CAS番号：869857-16-9
  • 分子量：約39,000～65,000
  • 水溶性：≧1％（20℃）

Biotinylated PMAL-C8

Biotinylated PMAL-C8（#BP5008）化学構造式

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 BP5008
  • 化学式：(C19H36O3N2)n.(C26H43O5N4S)m
    n=97～99％ (平均52.4～53.5 units)
    m=1～3％ (平均 0.5～1.6 units)
  • 分子量：約18.5 kDa
  • 水溶性：≧10％（20℃）
 固体サポート上に膜タンパク質を固定化するのに有用なビオチン標識Amphipol PMAIL-C8。ストレプトアビジンをコーティングしたSPRチップ、ビーズ、ELISAプレートなどの表面への固定化に有用。

Non-Ionic Amphipol（NAPol）

NAPol-Non-Ionic

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 NAP
  • 化学式：C7H15O4SN (C31H54O15N2)n (n=10～50)
  • 分子量：7,000～35,000
  • 水溶性：≧10％（室温）
 陰イオン性Amphipol A8-35や双性イオン性PMALアンフィポールとは異なり、NAPolは広いpH範囲で溶解し、カルシウムやマグネシウムなどの多価カチオンと互換性がある。無細胞合成、酵素アッセイ、NMR研究、低温電子顕微鏡構造決定など、様々な生物物理学的および構造的手法に使用できる。


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Amphipol A8-35（#A-835）

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化学式：(C6.2H10.3O1.35N0.65Na0.35)~72，M.W.：~ 9 kDa
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化学式：(C27H52O3N2)n，M.W.：~ 39,000-65,000
CAS No：869857-16-9
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化学式：(C27H52O3N2)n，M.W.：~ 39,000-65,000
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[在庫・価格 ：2025年04月25日 16時35分現在]

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PMAL-C16

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Biotinylated PMAL-C8（#BP5008）

[在庫・価格 ：2025年04月25日 16時35分現在]

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BIOTINYLATED PMAL-C8
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化学式：(C19H36O3N2)n.(C26H43O5N4S)m | n≈97-99% (avg. 52.4-53.5 units); m≈1-3% (avg. 0.5-1.6 units)，M.W.：~18.5 kDa
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BIOTINYLATED PMAL-C8
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[在庫・価格 ：2025年04月25日 16時35分現在]

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BIOTINYLATED PMAL-C8

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説明文 化学式：(C19H36O3N2)n.(C26H43O5N4S)m | n≈97-99% (avg. 52.4-53.5 units); m≈1-3% (avg. 0.5-1.6 units)，M.W.：~18.5 kDa
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BIOTINYLATED PMAL-C8

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説明文 化学式：(C19H36O3N2)n.(C26H43O5N4S)m | n≈97-99% (avg. 52.4-53.5 units); m≈1-3% (avg. 0.5-1.6 units)，M.W.：~18.5 kDa
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BIOTINYLATED PMAL-C8

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  • 商品コード：BP5008
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Non-Ionic Amphipol（NAPol）（#NAP）

[在庫・価格 ：2025年04月25日 16時35分現在]

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NAPOL
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化学式：C7H15O4SN (C31H54O15N2)n，M.W.：7000-35000g/mol; (n=10-50)
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掲載カタログ ニュース2023年10月15日号 p.18

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化学式：C7H15O4SN (C31H54O15N2)n，M.W.：7000-35000g/mol; (n=10-50)
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化学式：C7H15O4SN (C31H54O15N2)n，M.W.：7000-35000g/mol; (n=10-50)
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