Биоэлектрохимия нанодоменов в модельных и клеточных мембранах: теоретическое исследование

• Автор: Фролов, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 108 с. : ил.

Содержание
Введение.

Часть I. Обзор литературы.

Глава 1. Липидные и белоклипидные микродомены

Глава 2. Кинетика фазового разделения

Глава 3. Теория смачивания.

Часть II. Образование доменов в липидных мембранах.

Глава 1. Постановка задачи.

Глава 2. Кинетика перераспределения вещества.

Глава 3. Стабилизация нанодоменов

Глава 4. Определение упругих модулей мембраны электрохимическим методом

Часть III. Образование доменов в клеточных мембранах.
Глава 1. Постановка задачи.
Глава 2. Смачивание в случае комплекса достаточно большого радиуса.
Глава 3. Смачивание в случае произвольного размера комплекса.
Заключение.
Выводы.
Список публикаций.
Список литературы


При этом происходит фазовый переход и наблюдается образование двух макроскопических фаз обогащенной сфингомиелином и холестерином и обогащенной фоновым липидом. В контрольных экспериментах нерафтообразующие смеси например, фосфатидилхолин холестерин в тех же условиях остаются гомогенными ii . Изменение температуры приводит к обратимому образованию и разрушению рафтов ii . Клеточные мембраны, состав которых обычно имитируется в модельных системах, обычно содержат большое количество холестерина. Холестерин оказывает существенное влияние на фазовое поведение. Фазовые переходы в обычной фосфолипидной мембране происходят между жидкокристаллической фазой, образованной ротационными изомерами ротамерами липидных молекул, и гельфазой, представляющей собой гексагональную решетку углеводородных цепей, все С С связи которых находятся в транссостоянии. Добавление холестерина к такое модельной мембране снижает температуру фазового перехода и уменьшает количество тепла, поглощаемого в этом процессе . Холестерин, имеющий большую углеводородную часть и маленькую полярную головку, глубоко внедряется в бислой , . При этом он с одной стороны упорядочивает углеводородные цепи, находящиеся в жидкокристаллическом состоянии, но с другой стороны разбивает гексагональную упаковку цепей в гельфазс. Таким образом, холестерин уменьшает разницу в структурах жидкокристаллической и гельфазы и приводит к исчезновению резкого фазового перехода между ними , . Получающаяся мембрана обладаег свойствами, промежуточными между свойствами этих двух фаз. Было показано, что в бинарных смесях некоторых фосфолипидов и холестерина при фазовом переходе области в состоянии, похожем на жидкокристаллическое, называемом жидконеупорядоченным ii i, сосуществуют с областями, находящимися в так называемой жидкоупорядоченной ii фазе. Повидимому, рафты в клеточных мембранах находятся в жидкоупорядоченном состоянии. Это косвенно подтверждается тем, что устойчивая к детергенту фракция мембраны из клеточных лизатов, которая предположительно соответствует рафтам, также находится в жидкоупорядоченном состоянии . Кроме того, липосомы, мембрана которых заведомо находится в жидкоупорядоченном состоянии, устойчивы к детергенту при тех же условиях . Было обнаружено, что в смеси фосфолипида и сфинголипида меньшее количество сфинголипида необходимо для образования жндкоупорядочеиной фазы в присутствии холестерина, чем для образования гельфазы при его отсутствии. Таким образом, холестерин способствует фазовому разделению . Это связывают с энергетически выгодной взаимной упаковкой насыщенных углеводородных цепей со стсролом. Этот эффект обуславливает возможность формирования рафтов в клеточных мембранах, которые содержат относительно небольшое количество сфинголипида. Для оптического наблюдения динамики формирования рафтов в исходную смесь вводится флуоресцентная метка. При фазовом переходе метка неравномерно распределяется между двумя фазами, и регистрируется появление светлых или темных доменов . V . Было установлено, что так же как и рафты в клеточных мембранах, модельные рафты устойчивы к воздействию мягкого детергента i Х0 в низкой концентрации 1 при пониженной температуре 4 С ii . Гликосфинголипиды и белки, ковалентно сшитые с гликозилфосфатидилинозитолом ГФИ, которые обычно присутствуют в устойчивой к детергенту фракции клеточной мембраны, также преимущественно распределяются в микродомены ii . Как рафты, так и окружающая их мембрана находятся в жидком состоянии ii . Величина линейного натяжения 1 i впервые нзмеряна в работе . Коэффициент диффузии, измеряемый методом ядериого магнитного резонанса, в рафтах в 35 раз ниже, чем в окружающей мембране iiv . Эго согласуется с тем, что липид в составе рафтов находится в жидкоупорядоченном состоянии, а в окружающей мембране в жидкокристаллическом. В бислойных системах рафты, как правило, являются бислойными образованиями. Это было установлено в экспериментах с гигантскими однослойными везикулами прямым оптическим наблюдением i , .