Sylvain Boutigny, Elisabeth Darrouzet, Daniel Salvi, Daphné Seigneurin-Berny, Sébastien Dementin, Annie Frelet-Barrand, Thierry Desnos, Eva Pebay-Peyroula, Norbert Rolland, Monique Sabaty, Jean-Baptiste Rioux, Florent Bernaudat, Jacques Joyard, Patrick Hivin, Nathalie Pochon, David Pignol, Pierre Richaud, Thierry Vernet, Institut de biologie structurale (IBS - UMR 5075), Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de physiologie cellulaire végétale (LPCV), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Signalisation de l'Adaptation des Végétaux à l'Environnement (SAVE), Institut de Biosciences et Biotechnologies d'Aix-Marseille (ex-IBEB) (BIAM), Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Microbiologie Environnementale et Moléculaire (MEM), Laboratoire d'Ingénierie Cellulaire et de Biologie (LICB), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire des Echanges Membranaires et Signalisation (LEMS), Université de la Méditerranée - Aix-Marseille 2-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Transporteurs en Imagerie et Radiothérapie en Oncologie (TIRO - UMR E4320), Service Hospitalier Frédéric Joliot (SHFJ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-UMR E4320 (TIRO-MATOs), Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA), Institut de biologie structurale (IBS - UMR 5075 ), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Transporteurs et Imagerie, Radiothérapie en Oncologie et Mécanismes biologiques des Altérations du Tissu Osseux (TIRO-MATOs - UMR E4320), UMR E4320 (TIRO-MATOs), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Service Hospitalier Frédéric Joliot (SHFJ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, This work has been supported by the CEA (Commissariat a l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives, funding of the CEA-PM project and PostDoc fellowships to F. Bernaudat, A. Frelet-Barrand, P. Hivin and S. Dementin), by the CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique, Post-Doc fellowship to A. Frelet-Barrand) and by the University of Grenoble 1. This work was partly supported by the European grant LSMH-CT-EUR-INTAFAR 2004-512138. The funders had no role in study design, data collection and analysis, decision to publish, or preparation of the manuscript., Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Plant Environmental Physiology and Stress Signaling (PEPSS), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-UMR E4320 (TIRO-MATOs), Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Côte d'Azur (UCA), and Bernaudat, Florent
International audience; BACKGROUND: Membrane proteins are the targets of 50% of drugs, although they only represent 1% of total cellular proteins. The first major bottleneck on the route to their functional and structural characterisation is their overexpression; and simply choosing the right system can involve many months of trial and error. This work is intended as a guide to where to start when faced with heterologous expression of a membrane protein. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: The expression of 20 membrane proteins, both peripheral and integral, in three prokaryotic (E. coli, L. lactis, R. sphaeroides) and three eukaryotic (A. thaliana, N. benthamiana, Sf9 insect cells) hosts was tested. The proteins tested were of various origins (bacteria, plants and mammals), functions (transporters, receptors, enzymes) and topologies (between 0 and 13 transmembrane segments). The Gateway system was used to clone all 20 genes into appropriate vectors for the hosts to be tested. Culture conditions were optimised for each host, and specific strategies were tested, such as the use of Mistic fusions in E. coli. 17 of the 20 proteins were produced at adequate yields for functional and, in some cases, structural studies. We have formulated general recommendations to assist with choosing an appropriate system based on our observations of protein behaviour in the different hosts. CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: Most of the methods presented here can be quite easily implemented in other laboratories. The results highlight certain factors that should be considered when selecting an expression host. The decision aide provided should help both newcomers and old-hands to select the best system for their favourite membrane protein.