Механизмы транспорта ионов через нанометровые поры в модельных мембранах

• Автор: Вейнберг, Ирина Олеговна
• Шифр специальности: 03.00.25
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 110 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ. Стр

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Литературный обзор

1.1. Изучение механизмов проводимости биологических ионных каналов

1.1.1. Многообразие каналов клеточных мембран характеристика , классификация.

1.1.2. Методы изучения ионных каналов с помощью регистрации трансмембранных токов.

1.1.3. Свойства катионпроводящих каналов клеточных мембран.

1.1.4. Современные представления о механизмах проводимости ионных каналов

1.2. Моделирование ионных каналов клеточных мембран

1.2.1.Транспорт ионов в бислойных липидных мембранах.

1.2.2. Нанометровые поры ПЭТФ мембран хак модели биологических ионных каналов.

1.2.3. Моделирование блока проводимости на нанометровых порах полизтилентерефталатных мембран.
ГЛАВА 2. Материалы и методы
2.1. Получение пор в полиэтилентерефталатных ДЭТФ мембранах
2.2. Получение грамицидиновых каналов в бислойных липидных мембранах и исследование их характеристик
2.3. Исследования электрохимических характеристик манометровых пор ПЭТФ мембран.
2.4. Измерение селективности ПЭТФ мембраны.
2.5. Условия проведения экспериментов
2.6. Обработка результатов экспериментов.
ГЛАВА 3. Результаты исследований.
3.1. Характеристика модельных систем нанометровых пор ПЭТФ мембран
3.2. Действие органических катионов на модельные системы нанометровые поры ПЭТФ мембран.
3.2.1. Исследование действия шестизарядного комплексного катиона рутениевого красногобб
3.2.2. Исследование действия амилорида на проводимость пор ПЭТФ мембран и билипидных мембран, модифицированных грамицидином .
3.2.3.Действие местных анестетиков на проводимость и селективность яанометровых пор ПЭТФ мембран.
ГЛАВА 4 . Обсуждение.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Как известно, наиболее распространенными моделями клеточных мембран являются бислойные липидные мембраны БЛМ. Возможность шире варьировать экспериментальные условия, чем на чувствительных клеточных мембранах является большим преимуществом БЛМ для изучения физикохимических основ транспорта ионов. , давление, величина подаваемого на мембрану напряжения. Поэтому выяснение механизмов ионного транспорта с использованием новых модельных систем нанометровых пор из полиэтилентерефталата ПЭТФ представляет особый интерес . . Исследования особенностей проводимости пор ПЭТФ мембран позволяют получить информацию о биологических структурах и процессах, происходящих в нанопространствах на молекулярном уровне. Как показывает анализ литературных данных, изучение свойств сверхузких пор представляет практический интерес для разработки новых способов тестирования биопрепаратов с использованием нанотехнологий. Результаты проведенных исследований v . v . Повышенный интерес вызывает исследование механизмов блокирования и феномена аномального выпрямления, характерных для катионселективных каналов клеточных мембран, в частности для каналов i i семейства. Цели и задачи исследования. Целью настоящего исследования является изучение проводящих свойств и механизмов блокирования биологических ионных каналов с использованием нанометровых пор в модельных мембранах. Характеристика проводящих свойств одиночной поры мембраны из полиэтилентерефталата. Выяснение возможностей применения нанометровых пор для моделирования и изучения свойств ионных каналов клеточных мембран. Выяснение особенностей вольтамперных характеристик нанометровой конической поры и анализ эффектов многозарядного катиона рутениевого красного для понимания феномена аномального выпрямления ионных токов. Изучение механизма действия местных анестетиков, различающихся по степени липофильности и кислотноосновным характеристикам, на проводимость нанометровых пор. Научная новизна полученных результатов. Впервые показано действие на проводимость нанометровых пор фармакологических препаратов двух групп диуретиков и местных анестетиков, а также известного блокатора катионпроводящих каналов клеточных мембран комплексного катиона рутениевого красного. Предложено новое понимание механизма блокирования на основе действия на проводимость, возникающую в узких нанометровых пространствах, стенки которых имеют поверхностный заряд. Выявлена возможная взаимосвязь нелинейности вольтамперных характеристик с геометрией поры и существованием поверхностной проводимости. Теоретическое и практическое значение работы. Выявление механизмов проводимости нанометровых пор ПЭТФ мембран важно для понимания принципов функционирования каналов и пор в плазматической мембране и внутриклеточных структурах. Известная простота модельной системы позволяет получить информацию о протекающих физикохимических процессах, происходящих в нанометровой поре на молекулярном уровне. Принципиальное значение для клеточной биологии имеют выводы о том, что селективность каналов и дискретность регистрируемых токов обусловлены существованием так называемой поверхностной проводимости, возникающей в нанометровых пространствах со стенками, несущими заряды. Разработанная модельная система с изученными физикохимическими свойствами может быть использована для тестирования свойств фармакологических препаратов, а также для электрического детектирования биопрепаратов. Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 5 работ. Основные положения были представлены и обсуждены на научных семинарах Группы физической химии клеточных мембран Института цитологии РАН, на 3 Всероссийском Биофизическом съезде Воронеж, , на 7 Всероссийской конференции молодых ученых Человек и его здоровье СанктПетербург, . Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов, обсуждения, выводов и списка литературы. Работа изложена на 0 страницах машинописного текста и содержит рисунков и 7 таблиц.