Влияние поли-L-лизина на функционирование грамицидиновых ионных каналов в липидных мембранах

• Автор: Крылов, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 113 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ.

1. Взаимодействие полимеров с модельными и клеточными мембранами.

1.1. Адсорбция полипептидов на БЛМ.

1.2. Фазовое разделение в БЛМ, индуцированное адсорбцией полиэлектролитов.

1.3. Взаимодействие поликатионов с ионными каналами в БЛМ.

2. Ионный канал грамицидина А в бислойных липидных мембранах. Факторы, влияющие на его функционирование.

2.1. Структура канала грамицидина А.

2.2. Факторы, влияющие на функционирование канала грамицидина.

2.3. Роль триптофановых остатков молекулы грамицидина в ориентации и функционировании канала.

3. Фотодинамическое воздействие на природные и искусственные мембраны.

3.1. Повреждение ионных каналов при ФДВ.
3.2. Изучение повреждения канала грамицидина А, вызванного ультрафиолетовым и ионизирующим излучением, а также фотодинамическим воздействием.
3.3. Изучение кинетики формированияраспада канала грамицидина методом сенсибилизированной фотоинактивации.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
1. Используемые материалы.
1.1. Фосфолипиды.
1.2. Полимеры.
1.3. Каналоформеры.
1.4. Фотосенсибилизаторы.
1.5. Буферные растворы.
2. Ячейки и электроды.
3. Формирование мембран.
4. Источники света.
5. Измерение проводимости мембраны при постоянном потенциале.
6. Измерение граничных потенциалов методом компенсации внутримембранного поля.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.
1. Взаимодействие полилизина с плоскими липидными мембранами.
2. Влияние полилизина на проводимость мембран, содержащих грамицидин.
3. Изучение свойств ионных каналов грамицидина и его производных методом сенсибилизированной фото инактивации.
4. Образование обогащенных Опиромеллитилграмицидином доменов при адсорбции полилизина на БЛМ.
5. Взаимодействие полилизинов разной молекулярной массы с Опиромеллитилграмицидином, встроенным в БЛМ.
6. Конкурентные взаимодействия в системе БЛМ каналоформер поликатион.
7. Биэкспоненциальный характер кинетики фотоинактивации.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


В силу электростатического характера этого взаимодействия, полилизин можно убрать с поверхности липосом либо добавлением низкомолекулярного электролита , либо полианиона полиглутаминовой кислоты , ДНК , полиаспарагиновой кислоты . Вслед за адсорбцией поликатиона на поверхности мембраны происходит агрегация липосом , в результате которой в зависимости от размера и липидного состава липосом может происходить их слияние. Так, малые везикулы из смеси фосфатидилхолина ФХ и кардиолипина КЛ при добавлении полилизина агрегируют и сливаются, тогда как большие липосомы только агрегируют . Включение в бислой из ФХ и КЛ фосфатидилэтаноламина ФЭ приводит к необратимой агрегации и слиянию липосом под действием полилизина, вероятно, за счет способности ФЭ переходить в небислойные структуры . Известно, что агрегация липидных везикул вызывается также адсорбцией полиорнитина 4, полигистидина , полиаллиламина , полиэтиленимина , полиМэтил4винилпиридинийбромида на поверхности мембран. Известно, что латеральная сегрегация липидов может вызываться адсорбцией на БЛМ низкомолекулярных катионов . В частности, домены отрицательно заряженных липидов наблюдали при связывании катионов кальция, кадмия и празеодима с мембраной . Интересно, что образование доменов фосфатидной кислоты во внешнем монослое больших липосом индуцирует латеральную сегрегацию липидов и внутреннего монослоя . Такое согласованное доменообразование в обоих монослоях наблюдали только если в качестве нейтрального липида был использован диолеилфосфатидилхолин или этаноламин. При формировании липосом из природных смесей липидов фазового разделения не наблюдали. Адсорбция основных пептидов на БЛМ часто сопровождается фазовым разделением в мембране. Известно, что домены, обогащенные по составу отрицательно заряженными липидами, образуются при взаимодействии с БЛМ цитохрома С , основного белка миелина , протеинкиназы С , аннексинов , субстрата протеинкиназы С МАИСКв и т. Зачастую, образование доменов отрицательных липидов является необходимым условием для активации ферментов . Хорошо изучена латеральная сегрегация липидов под действием МАИСКв. МАИСКБ к мембранам, содержащим анионные липиды . Показано, что количество молекул ФС, включенного в домены, образованные этим пептидом в 3 раза больше, чем в домены, образованные катионами кальция . Предполагается, что сегрегация липидов, вызванная МАИСКв, облегчает дальнейшую адсорбцию протеинкиназы С на мембране. Образованные природными пептидами домены стабилизируются отчасти внедрением гидрофобных фрагментов в бислой. Замена пяти фенилаланинов на аланины в МАРСКв приводит к тому, что такой модифицированный пептид становится неспособным к проникновению в бислой. Как результат, связывание такого пептида с мембраной ухудшается почти на порядок по сравнению с нативным . С другой стороны, установлено , что чем гидрофобнее был использовавшийся полиэлектролит, тем более плотной была упаковка заряженных липидов в образовавшихся доменах. Фазовое разделение наблюдали и при адсорбции на мембране, состоящей из смеси отрицательных и нейтральных липидов, полимиксина Б . Связывание этого полипептида с мембраной, повидимому, происходит как за счет электростатических, так и гидрофобных взаимодействий . Однако, при добавлении хлорида кальция к мембране, домены, образованные полимиксином, разрушаются катионы Са2 вытесняют полимиксин с поверхности мембраны . Полнота замещения полипептида низкомолекулярными катионами, зависит от состава мембраны если в качестве отрицательного липида была выбрана фосфатидная кислота, то полимиксин вытеснялся количественно, при использовании липосом, содержащих фосфатидилглицерин с мембраны удалялось только полипептида. При изучении адсорбции полилизина на БЛМ было установлено, что способность полилизина индуцировать фазовое разделение критическим образом зависит от длины макромолекулы 38. Связывание полилизина М0 с везикулами из дипальмитоилфосфатидилглицерина вызывает стабилизацию липидного бислоя, выражающуюся в повышении межцепного взаимодействия ацильных концов и увеличении температуры фазового перехода. В то же время короткий полилизин Му, не вызывает фазового разделения и не оказывает влияния на температуру фазового перехода 3.