Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Изучение самосборки мембран в термочувствительных липид-детергентных системах

Диссертация: Изучение самосборки мембран в термочувствительных липид-детергентных системах
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Установлено, что природа липида и детергента оказывает решающее влияние на характер термоиндуцируемого перехода мицеллы-везикулы в смешанных липид-детергентных системах. Впервые проведено систематическое исследование влияния различных факторов на процесс самосборки мембран в термочувствительных липид-детергентных системах. В рамках этой модели предложен новый способ определения состава смешанных… Читать ещё >

Изучение самосборки мембран в термочувствительных липид-детергентных системах (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 1. ВВЕДЕНИЕ
  • 2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
    • 2. 1. Структурообразование в системах, содержащих один вид амфифильных молекул
    • 4. 2. Влияние строения липидов и детергентов на переход мицеллы-везикулы в смешанных системах
    • 2. 2. Структурные превращения в смешанных липид-детергентных системах
      • 2. 2. 1. Солюбилизация липидных мембран детергентом
        • 2. 2. 1. 1. Фазовые диаграммы для смешанных липид-детергентных ^ систем
        • 2. 2. 1. 2. Свойства широко использующихся детергентов
        • 2. 2. 1. 3. Описание взаимодействия детергента с липидной фазой
        • 2. 2. 1. 4. Механизмы солюбилизации липидных мембран детергентом
      • 2. 2. 2. Переход мицеллы-везикулы
    • 2. 3. Применения перехода мицеллы-везикулы
      • 2. 3. 1. Изучение строения и условий существования бицелл
      • 2. 3. 2. Солюбилизация мембранных белков и их встраивание в липидные 58 мембраны
  • 3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
  • 4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
    • 4. 1. Термоиндуцируемые структурные и фазовые переходы в системе ДМФХ-ХН
      • 4. 2. 1. Влияние строения жирнокислотных цепей фосфолипидных молекул
      • 4. 2. 2. Влияние холестерина
      • 4. 2. 3. Влияние строения молекул солей желчных кислот
      • 4. 2. 4. Смеси додецилсульфата натрия (ДСН) с ДМФХ
      • 4. 2. 5. Смеси октилглюкозида с фосфатидилхолином
      • 4. 2. 6. Смеси алкильных эфиров полиэтиленгликоля (СпЕт) с фосфатидилхолином
    • 4. 3. Математическая модель, описывающая переход мицеллы-везикулы Ю
      • 4. 3. 1. Описание модели
      • 4. 3. 2. Определение состава смешанных липид-детергентных агрегатов
      • 4. 3. 3. Использование предложенной модели для определения основных 120 параметров, характеризующих процесс самосборки мембран
  • 5. ВЫВОДЫ

5. ВЫВОДЫ.

1. Впервые проведено систематическое исследование влияния различных факторов на процесс самосборки мембран в термочувствительных липид-детергентных системах.

2. Установлено, что природа липида и детергента оказывает решающее влияние на характер термоиндуцируемого перехода мицеллы-везикулы в смешанных липид-детергентных системах.

3. Показано, что самосборка мембран при повышении температуры может быть вызвана как изменением состава смешанных липид-детергентных агрегатов, так и изменением площади, приходящейся на одну молекулу детергента на поверхности этих агрегатов.

4. Изучены тепловые процессы, протекающие в термочувствительных липид-детергентных системах при нагревании, и установлена их связь с происходящими при этом структурными превращениями. Для смесей, содержащих соли желчных кислот, предложена молекулярная модель, количественно описывающая поглощение тепла при переходе мицеллы-везикулы.

5. Разработана математическая модель, описывающая переход мицеллы-везикулы в липид-детергентных системах, которая позволяет предсказать условия самосборки мембран в этих системах и определять параметры геометрической упаковки липидных и детергент-ных молекул в смешанных агрегатах разного типа.

6. В рамках этой модели предложен новый способ определения состава смешанных липид-детергентных агрегатов, образующихся на различных этапах самосборки мембран.

1. Gorter Е., Grendel F. On bimolecular layers of lipoids on the chromocytes in blood // J. Exp. Med. 1925. V. 41. P. 439−443.

2. Cevc G., Marsh D. Phospholipid bilayers. Physical principles and models // 1987. A WileyInterScience Publication, John Wiley & Sons.

3. Guida V. Thermodynamics and kinetics of vesicles formation processes // Adv. Colloid Interface Sci. 2010. V. 161. P. 77−88.

4. Tanford C. The hydrophobic effect: formation of micelles and biological membranes // 1980. 2nd Ed. John Wiley, New York.

5. Lichtenberg D. Micelles and Liposoms. In: Biomembranes. Physical Aspects // 1993. M. Schinitzky Ed. VCH.

6. Генис P. Биомембраны. Молекулярная структура и функции // 1997. М.: Мир.

7. Garavito R.M., Ferguson-Miller S. Detergents as tools in membrane biochemistry // J. Biol. Chem. 2001. V. 276. P. 32 403−32 406.

8. Prive G.G. Detergents for the stabilization and crystallization of membrane proteins // Methods. 2007. V. 41. № 4. P. 388−397.

9. Almgren M. Mixed micelles and other structures in the solubilization of bilayer lipid membranes by surfactants // Biochim. Biophys. Acta. 2000. V. 1508. P. 146−163.

10. Stuart M.C.A., Boekema E.J. Two distinct mechanisms of vesicle-to-micelle and micelle-to-vesicle transition are mediated by the packing parameter of phospholipid-detergent systems // Biochem. Biophys. Acta. 2007. V. 1768. P. 2681−2689.

11. Elsayed M.M.A., Cevc G. The vesicle-to-micelle transformation of phospholipid-cholate mixed aggregates: A state of the art analysis including membrane curvature effects // Biochem. Biophys. Acta. 2011. V 1808. P. 140−153.

12. Sudbrack T.P., Archilha N.L., Itri R., Riske K.A. Observing the solubilization of lipid bilayers by detergents with optical microscopy of GUVs // J. Phys. Chem. B. 2011. V. 115. P. 269 277.

13. Ollivon M., Lesieur S., Grabielle-Madelmont C., Paternostre M. Vesicle reconstitution from lipid-detergent mixed micelles // Biochim. Biophys. Acta. 2000. V. 1508. P. 34−50.

14. Полозова А. И., Дубачев Г. Э., Симонова Т. Н., Барсуков Л. И. Аномальное термотропное поведение бинарных смесей насыщенных фосфатидилхолинов с холатом натрия // Биоорганическая химия. 1993. Т. 19. С. 655−662.

15. Chopineau J., Lesieur S., Carion-Taravella B., Ollivon M. Self-evolving microstructured systems upon enzymatic catalysis // Biochimie. 1998. V. 80. P. 421−435.

16. Caffrey M. Membrane protein crystallization // J. Struct. Biol. 2003. V. 142. P. 108−132.

17. Arora A., Tamm L.K. Biophysical approaches to membrane protein structure determination // Curr. Opin. Struct. Biol. 2001. V. 11. P. 540−547.

18. Whiles J.A., Deems R., Void R.R., Dennis E.A. Bicelles in structure-function studies of membrane-associated proteins // Bioorg. Chem. 2002. V. 30. P. 431−442.

19. Prosser R.S., Evanics F., Kitevski J.L., Al-Abdul-Wahid M.S. Current applications of bicelles in NMR studies of membrane-associated amphiphiles and proteins // Biochemistry. 2006. V. 45. № 28. P. 8453−8465.

20. Raschle T., Hiller S., Etzkorn M., Wagner G. Nonmicellar systems for solution NMR spectroscopy of membrane proteins // Cur. Opin. Struct. Biol. 2010. V. 20. P. 471−479.

21. Van Dam L., Karlsson G., Edwards K. Direct observation and characterization of DMPC/DHPC aggregates under conditions relevant for biological solution NMR // Biochem. Biophys. Acta. 2004. V. 1664. P. 241−256.

22. Rowe B.A., Neal S.L. Fluorescence probe study of bicelle structure as a function of temperature: Developing it practical bicelle structure model // Langmuir. 2003. V. 19. P. 2039;2048.

23. Nieh M.P., Glinka C.J., Krueger S., Prosser R.S., Katsaras J. SANS study of the structural phases of magnetically alignable lanthanide-doped phospholipid mixtures // Langmuir. 2001. V. 17. P. 2629−2638.

24. Sinico C., Fadda A. M! Vesicular carriers for dermal drug delivery // Expert Opin. Drug Deliv. 2009. V. 6. P. 813−825.

25. Marzio L.D., Marianecci C., Petrone M., Rinaldi F., Carafa M. Novel pH-sensitive non-ionic surfactant vesicles: comparison between Tween 21 and Tween 20 // Colloids Surf. B: Biointerfaces. 2011. V. 82. P. 18−24.

26. Yin H., Huang J., Lin Y., Zhang Y., Qiu S., Ye J. Heating-induced micelle to vesicle transition in the cationic-anionic surfactant systems: comprehensive study and understanding // J. Phys. Chem. B. 2005. V. 109. P. 4104−4110.

27. Minewaki K., Kato T., Yoshida H., Imai M., Ito K. Small-angle X-ray scattering from the lamellar phase formed in a nonionic surfactant (C16E7)-Water system. Analysis of peak position and line shape // Langmuir. 2001. V. 17. P. 1864−1871.

28. Kocherbitov V. Driving forces of phase transitions in surfactant and lipid systems // J. Phys. Chem. B. 2005. V. 109. № 13. P. 6430−6435.

29. Epand R.M. Membrane lipid polymorphism: relationship to bilayer properties and protein function // Methods Mol. Biol. 2007. V. 400. P. 15−26.

30. Seddon J.M., Robins J., Gulik-Krzywicki T., Delacroix H. Inverse micellar phases of phospholipids and glycolipids // Phys. Chem. Chem. Phys. 2000. V. 2. № 20. P. 4485−4493.

31. Garg G., Saraf S., Swarnlata S. Cubosomes: An overview // Biol. Pharm. Bull. 2007. V. 30. № 2. P. 350−353.

32. Israelachvilli J.N. Intermolecular and surface forces // 1992. Second edition. London, Academic Press, 450 p.

33. Gruen D.W.R., Lasey E.H.B. in «Surfactants in solution» V. 1 // 1984. Eds. Mittal K.N., Lindman B. / Plenum, New York. P. 279−306.

34. Fattal D.R., Ben-Shaul A. Lipid chain packing and lipid-protein interaction in membranes // Physica A. 1995. V. 220. P. 192−210.

35. Hauser H. Short-chain phospholipids as detergents // Biochim. Biophys. Acta. 2000. V. 1508. P. 164−181.

36. Corti M., Boretta M., Cantu L., Favero E.D., Lesieur P. Dependence of the form factor of ganglioside micelles on a conformational change with temperature // J. Mol. Struct. 1996. V. 383. P. 91−98.

37. Lamy-Freund M.T., Riske K.A. The peculiar thermo-structural behavior of the anionic lipid DMPG // Chem. Phys. Lipids. 2003. V. 122. P. 19−32.

38. Fernandez R.M., Riske K.A., Amaral L.Q., Itri R., Lamy M.T. Influence of salt on the-structure of DMPG studied by SAXS and optical microscopy // Biochim. Biophys. Acta. 2008. V. 1778. № 4. P. 907−916.

39. Gawrisch K., Parsegian V.A., Hajduk D.A., Tate M.W., Gruner S.M., Fuller N.L., Rand R.P. Energetics of a hexagonal-lamellar-hexagonal phase transition sequence in dioleoylphos-phatidylethanolamine membranes // Biochemistry. 1992. Y. 31. P. 2856−2864.

40. Binder H., Gawrisch K. Dehydration induced lateral expansion of polyunsaturated 18:0−22:6 phosphatidylcholine in a new lamellar phase // Biophys. J. 2001. V. 81. P. 969−982.

41. Winter R. Effects of hydrostatic pressure on lipid and surfactant phases // Curr. Opin. Colloid In. 2001. V. 6. № 3. P. 303−312.

42. Winter R. Synchrotron X-ray and neutron small-angle scattering of lyotropic lipid mesophases, model biomembranes and proteins in solution at high pressure // Biochim. Bio-phys. Acta. 2002. V. 1595. P. 160−184.

43. Zulauf M., Weckstrom K., Hayter B., Degiorgio V., Corti M. Neutron scattering study of micelle structure in isotropic aqueous solutions of poly (oxyethylene) amphiphiles // J. Phys. Chem. 1985. V. 89. P. 3411−3417.

44. Strey R. Microemulsion microstructure and interfacial curvature // Colloid Polym. Sci. 1994. V. 272. P. 1005−1019.

45. Glatter O., Fritz G., Lindner H., Brunner-Popela J., Mittelbach R., Strey R., Egelhaaf S.U. Nonionic micelles near the critical point: Micellar growth and attractive interaction // Lang-muir. 2000. Y. 16. № 23. P. 8692−8701.

46. Bernheim-Groswasser A., Wachtel E., Talmon Y. Micellar growth, network formation, and criticality in aqueous solutions of the nonionic surfactant C12E5 // Langmuir. 2000. V. 16. № 9. P. 4131−4140.

47. Kato T., Nozu D. Structure and dynamics of concentrated micellar phase in nonionic surfactant-water systems // J. Mol. Liq. 2001. V. 90. P. 167−174.

48. Tate M.W., Shyamsunder E., Gruner S.M., Damico K.L. Kinetics of the lamellar inverse hexagonal phase-transition determined by time-resolved X-ray-diffraction // Biochemistry. 1992. V.31.P. 1081−1092.

49. Toombes G.E.S., Finnefrock A.C., Tate M.W., Gruner S.M. Determination of La-Hn phase transition temperature for l, 2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphatidylethanolamine // Biophys. J. 2002. V. 82. P. 2504−2510.

50. Riske K.A., Fernandez R.M., Nascimento O.R., Bales B.L., Lamy-Freund M.T. DMPG gel-fluid thermal transition monitored by a phospholipid spin labeled at the acyl chain end // Chem. Phys. Lipids. 2003. V. 124. P. 69−80.

51. Riske K.A., Politi M.J., Reed W.F., Lamy-Freund M.T. Temperature and ionic strength dependent light scattering of DMPG dispersions // Chem. Phys. Lipids. 1997. V. 89. P. 31−44.55.

Показать весь текст
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!