Αφηρημένο

Τριγλυκερίδια έχουν περιορισμένη διαλυτότητα, περίπου 3%, σε διπλοστιβάδες λιπιδίων φωσφατιδυλοχολίνη. Χρησιμοποιώντας millisecond κλίμακας πορεία κόκκους προσομοιώσεις μοριακής δυναμικής, δείχνουμε ότι το μοντέλο λιπιδική διπλοστιβάδα μπορεί να φιλοξενήσει μία υψηλότερη συγκέντρωση τριελαΐνη (TO) από τα προηγούμενα αναμενόταν, με απομόνωσης τριελαΐνη μορίων στο κέντρο διπλοστιβάδα με τη μορφή ενός διαταραγμένης, ισότροπο, κινητά ουδέτερο συσσωμάτωμα λιπιδίων, τουλάχιστον 17 nm σε διάμετρο, η οποία σχηματίζει αυθόρμητα, και παραμένει σταθερό για τουλάχιστον την χρονική κλίμακα μικροδευτερολέπτων. Τα αποτελέσματα δίνουν αξιοπιστία στο πολυσυζητημένο ύπαρξη των κινητών ουδέτερων λιπιδίων αδρανή υλικά άγνωστης λειτουργίας που υπάρχουν στο κακοήθη κύτταρα, και την έγκαιρη βιογένεση των σταγονιδίων λιπιδίων στεγάζονται μεταξύ των δύο φύλλων της μεμβράνης του ενδοπλασματικού δικτύου. Η για τα συγκεντρωτικά δώσει διπλοστιβάδα μια εμφάνιση τύπου φουσκάλας, και θα εμποδίσει τον σχηματισμό πολυ-ελασματοειδείς φάσεις στο μοντέλο, και, ενδεχομένως, ζουν μεμβράνες. Οι κυψέλες θα οδηγήσει σε ανώμαλη στεγανοποίηση καθετήρα μεμβράνης, η οποία θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη στην ερμηνεία των μετρήσεων καθετήρα που σχετίζονται με

Παράθεση:. Khandelia Η Duelund L, Pakkanen ΚΙ, Ipsen JH (2010) τριγλυκεριδίων Φουσκάλες στο Λιπιδίων διπλοστιβάδες: Συνέπειες για λιπιδίων σταγονιδίων Βιογένεση και το Mobile λιπιδίων σήματος σε μεμβράνες Cancer Cell. PLoS ONE 5 (9): e12811. doi: 10.1371 /journal.pone.0012811

Επιμέλεια: Darren R. Λουλούδι, το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης, Ηνωμένο Βασίλειο

Ελήφθη: 13 Ιούλ 2010? Αποδεκτές: 24 Αυγούστου του 2010? Δημοσιεύθηκε: 22 Σεπτεμβρίου 2010

Copyright: © 2010 Khandelia et al. Αυτό είναι ένα άρθρο ανοικτής πρόσβασης διανέμεται υπό τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Attribution, το οποίο επιτρέπει απεριόριστη χρήση, τη διανομή και την αναπαραγωγή σε οποιοδήποτε μέσο, ​​με την προϋπόθεση το αρχικό συγγραφέα και την πηγή πιστώνονται

Χρηματοδότηση:. Αυτό το έργο χρηματοδοτείται από το Εθνικό Ίδρυμα Ερευνών της Δανίας. Οι χρηματοδότες δεν είχε κανένα ρόλο στο σχεδιασμό της μελέτης, τη συλλογή και ανάλυση των δεδομένων, η απόφαση για τη δημοσίευση, ή την προετοιμασία του χειρογράφου

Αντικρουόμενα συμφέροντα:.. Οι συγγραφείς έχουν δηλώσει ότι δεν υπάρχουν ανταγωνιστικά συμφέροντα

Εισαγωγή

Στην έκθεση αυτή, ερευνούμε τις βιοφυσικής μοντέλου μεμβρανών που περιέχουν χαμηλές συγκεντρώσεις των μορίων τριγλυκεριδίων.

τα τριγλυκερίδια ή τριγλυκεριδίων (tgLS) είναι ουδέτερα λιπίδια, όπου κάθε μία από τις ομάδες υδροξυλίου γλυκερόλης εστεροποιείται από ένα λιπαρό οξύ. TgLS αποτελούν το κύριο συστατικό πολλών φυσικών ελαίων, όπως το ελαιόλαδο. Στα θηλαστικά, tgLS βρίσκονται ως επί το πλείστον εντός σωματιδίων λιποπρωτεϊνης εμπορίας, η οποία μεταφορά χοληστερόλης, στερυλεστέρες και tgLS μεταξύ των ιστών [1], και σταγονίδια λιπιδίων (LDS) [2]. LDS είναι επίσης παρούσα σε άλλες ευκαρυωτικούς οργανισμούς, και σε ορισμένες προκαρυωτικά κύτταρα τα οποία συνθέτουν tgLS για ενέργεια και άνθρακα αποθήκευσης [3]. TgLS σε λιποπρωτεΐνες και LDS έχουν αποτελέσει το αντικείμενο πολλών ενδιαφέρον λόγω του ρόλου αυτών των σωματιδίων στη φυσιολογία [4], η νόσος του [5].

Εκτός από λιποπρωτεΐνες και LDS, tgLS είναι επίσης παρούσες σε διάφορες βιολογικές μεμβράνες στη ποικίλες συγκεντρώσεις. Τα πεταλοειδή σώματα του επιφανειοδραστικού εκχυλίσματα πνεύμονα σε θηλαστικά μπορεί να περιέχει μεταξύ 0,5% έως 1,8% β /β tgLS [6], [7]. Οφθαλμική λιπίδια φακό περιέχουν μικρές ποσότητες (μg tgLS /mg φωσφολιπίδια) ίαΙ_δ. TgLS είναι επίσης παρόντες στο εντερικό εκχυλίσματα μεμβράνης [8]. Τα λυσοσώματα περιέχουν μη αμελητέες ποσότητες TLS, για παράδειγμα, σε ινοβλάστες καλλιεργήθηκαν χάμστερ [9]. Σε ηπατοκύτταρα αρουραίου, λυσοσώματα περιέχουν περίπου 3,7% tgLS [10]. Πολλοί πολλαπλασιαζόμενα ή ενεργοποιημένα κύτταρα θηλαστικών ειδικότερα, έχουν μια υψηλή συγκέντρωση tgLS στις μεμβράνες. Τα καρκινικά κύτταρα περιέχουν τόσο υψηλή όσο 6,8% TGL κλάσμα των ολικών λιπιδίων μεμβράνης πλάσματος [11]. Αρκετές κακοήθεις κυτταρικές σειρές ωοθήκης κινέζικου χάμστερ (CHO) περιέχουν 2.4 έως 3.2% tgLS στις μεμβράνες του πλάσματος τους [12]. Ανθρώπινα ουδετερόφιλα περιέχουν τόσο υψηλή όσο 5,2% και 6,8% tgLS στις μεμβράνες του πλάσματος πριν και μετά από διέγερση με λιποπολυσακχαρίδια [13]. Τα ενεργοποιημένα μακροφάγα [14], λεμφοκύτταρα [15] και Β κύτταρα [16] περιέχουν επίσης μεγάλες ποσότητες tgLS στις μεμβράνες του πλάσματος τους. Στην έκθεση αυτή, διερευνούμε την επίδραση των χαμηλών συγκεντρώσεων των TLS, όπως διαπιστώθηκε σε μια ποικιλία κυτταρικών τύπων προαναφέρθηκε, για τη δομή και τη δυναμική του μοντέλου μεμβρανών, με στόχο τελικά την απόκτηση υποδείξεις για την πιθανή δομική και λειτουργική ρόλο ίαΙ_δ στη μεμβράνη των ζωντανών συστημάτων πλάσματος. Έχουμε χρησιμοποιήσει τριελαΐνη (TO) ως μοντέλο TGL μας, και 1-παλμιτοϋλ-2-ελαιοϋλ- ™

sn

-γλυκερο-3-φωσφοχολίνη (POPC) ως πρότυπο φωσφολιπίδιο.

Υπήρξαν ήταν διάσπαρτα εκθέσεις διερεύνηση των βιοφυσικής και της βιοχημείας του μοντέλου TO-φωσφολιπιδίων μείγματα. Αρκετές

μελέτες 13C-NMR έχουν χρησιμοποιηθεί για να προσδιοριστεί η μέγιστη διαλυτότητα του tgLS στο μοντέλο μεμβράνες που περιέχουν κυρίως PC λιπίδια. Το

13C φάσμα ενός TGL μπορούν να διακρίνουν μεταξύ των καρβονυλικών ομάδων σε διαφορετικές θέσεις (α ή β), και τα διαφορετικά επίπεδα ενυδάτωσης (πλησίον μιας διεπαφής, ή σε ένα ελαιώδες σταγονίδιο). Χρησιμοποιώντας

13C-NMR, η διαλυτότητα του ΝΑ σε ελασματοειδείς δομές και προσανατολισμένες όπως φωσφολιπίδια έχει έτσι τεκμηριωθεί ότι είναι εντός του 3% τόσο στις μικρές μονοφολιδωτές φλύκταινες (SUV) [17], [18] και σε πολυελασματικά κυστίδια (MLVs) [19] των λιπιδίων φωσφατιδυλοχολίνη. Παρόμοια όρια διαλυτότητας ελήφθησαν όταν ετερογενής TLS, όπου όλοι οι τρεις θέσεις της γλυκερίνης δεν εστεροποιούνται με το ίδιο λιπαρό οξύ, διαλυτοποιήθηκαν με τα SUV [20]. Σε SUV, η διαλυτότητα μειώνεται σε τόσο χαμηλά όσο 1% εάν η χοληστερόλη είναι παρούσα σε μια αναλογία 1:02 με φωσφολιπίδια και σε 0,15%, αν η αναλογία είναι 1:01 [21]. Σε όλες τις έρευνες, επιπλέον κορυφές καρβονυλίου στα φάσματα λήφθηκαν όταν η συγκέντρωση TGL ανυψώθηκε πάνω από 4%. Αυτές οι κορυφές ήταν τυπικό ίαΙ_δ στη φάση «πετρέλαιο». Πολυπυρηνικά και τη μαγεία γωνίας έρευνες γυρίζοντας NMR του 0, 0,25, και 0,75 mole κλάσματος στο αυγό-φωσφατιδυλοχολίνη ανέφερε ότι για να προκαλέσει σημαντικές αλλαγές στη μοριακή οργάνωση διπλής στιβάδας, συμπεριλαμβανομένης της αύξησης στην αλυσίδα ρευστότητας [22]. TLS, που διαμορφώνεται όπως ανεστραμμένου κώνου, μπορεί επίσης να προωθήσει την επάλληλη στην ανεστραμμένη μετάβαση εξαγωνική φάση και στις δύο μεμβράνες PE [23], [24].

Παρά το γεγονός ότι μόνο μέχρι 2-3% tgLS μπορεί να ανιχνευθεί ως διαλύονται στη διεπαφή σε μοντέλο μεμβράνες, είναι σαφές ότι πολλαπλασιαζόμενα κύτταρα (βλέπε ανωτέρω) μπορούν να περιέχουν περισσότερο από 6-7% tgLS. Εάν το μοντέλο μεμβράνες μπορεί να φιλοξενήσει μόνο 2-3% tgLS στην κανονική διπλοστοιβάδα διάπλαση, και ακόμη λιγότερο έτσι εάν η χοληστερόλη είναι παρούσα [21], και περισσότερο από 6-7% tgLS είναι πράγματι υπάρχει στις μεμβράνες των ζωντανών κυττάρων που περιέχουν χοληστερίνη,

πού η υπέρβαση TGL πάει

; Μια πιθανή απάντηση έγκειται στην παρατήρηση του μια ξεχωριστή ομάδα

1Η NMR συντονισμούς από τα πειράματα ζωντανό κύτταρο NMR, τα οποία προέρχονται από το «κινητό λιπίδια» από τριγλυκερίδια ιστό [25]. Προτάθηκε το 1980 [26], ότι αυτό το σήμα προήλθε εν μέρει από μία περίσσεια πισίνα τριγλυκεριδίων το οποίο στεγάζεται στο κέντρο της μεμβράνης ως μικροπεδία. Υπήρξαν διάσπαρτες αναφορές των μικροσκοπικών παρατηρήσεων αυτών μικροεπικράτειες, αν και ελαφρώς μεγαλύτερο σε μέγεθος περίπου 60 nm [27], [28], [29]. Τα περισσότερα από τα

σήμα κινητού λιπιδίων 1H-NMR προέρχεται πιθανώς από την κυτταροπλασματική πισίνα του TLS, αλλά βασίζεται σε μελέτες μικροσκοπία και την ευαισθησία του σήματος σε παραμαγνητικά ιόντα gadolimium (που δεσμεύονται με μεμβράνες), τη δυνατότητα μιας πισίνας μεμβράνη tgLS δεν μπορεί να αποκλειστεί [25].

στην πρόσφατη εργασία, δείχθηκε ότι η φυγοκέντρηση ή όλη τη νύκτα καθίζηση των μιγμάτων TO-ΡΟΡΟ οδήγησε σε διαχωρισμό φάσεων μέσα σε ένα σφαιρίδιο βαριά φάση και μια ελαφριά φάση, ενώ η περίσσεια TO σχηματίστηκε ένα ελαιώδες αργότερα στην κορυφή [30]. Αν και η σύνθεση της φάσης ελαφρών και βαρέων ήταν παρόμοιες, οι δύο φάσεις είχαν αξιοσημείωτα διαφορετικές ενυδάτωση και ρευστότητα ιδιότητες, μερικές από τις οποίες θα μπορούσε να εξηγηθεί από ένα μοντέλο που πρότεινε ότι η ραχοκοκαλιά γλυκερόλης της tgLS μπορούσε επίσης να είναι στο κέντρο της λιπιδικής διπλοστοιβάδας [30].

Πριν από προσομοιώσεις των συστημάτων TGL περιέχουν είτε επικεντρώθηκε σε γαλακτώματα λιπιδίων [31], ή σε λιποπρωτεΐνες [32], [33]. Σε αυτή τη μελέτη, ερευνήσαμε τις διαμορφώσεις του tgLS στα διστρώματά λιπιδίων μοντέλο POPC σε συγκεντρώσεις πάνω και κάτω από το όριο διαλυτότητας διεπιφανειακή του tgLS. Έχουμε χρησιμοποιήσει εκτεταμένα φυσικά κόκκους προσομοιώσεις μοριακής δυναμικής για την πρόσβαση δομικές και δυναμικές λεπτομέρειες δεν είναι εύκολα προσβάσιμο με αναλυτικές τεχνικές. Εκτός από την απόκτηση νέων γνώσεις σχετικά με τις βιοφυσικής του TGL περιέχουν μεμβράνες, τα ευρήματά μας είναι σχετικές με την βιογένεση των σταγονίδια λιπιδίων στο ER, και με την παρουσία των κινητών τομέων λιπιδίων σε κακοήθεις ή τα ενεργοποιημένα κύτταρα.

Μέθοδοι

προσομοιώσεις εκτελέστηκαν χρησιμοποιώντας (CG) μοντέλα πορεία συσσωματώματες μειγμάτων POPC-στο σημείο Α δύο συγκεντρώσεις, μία ελαφρώς κάτω (~2.3%), και ένα άνω (~5.2%), η διεπιφανειακή όριο διαλυτότητας του ΝΑ. Η πλήρης λίστα των προσομοιώσεων παρουσιάζεται στον Πίνακα 1. προσομοιώσεις CGMD διεξήχθησαν χρησιμοποιώντας το πεδίο δύναμης MARTINI για λιπίδια [34]. παραμέτρους πεδίο δυνάμεων για ΝΑ προσαρμόστηκαν από τις υπάρχουσες παραμέτρους για DOPC, αντικαθιστώντας την ομάδα φωσφοχολίνης από μια αλυσίδα ολεοϋλ. Δεν ήταν υποχρεωμένη να εισάγουν νέους τύπους σωματιδίων, ομολόγων ή αλληλεπίδραση.

Η

Οι αρχικές συντεταγμένες μιας διπλοστοιβάδας POPC λήφθηκαν από μια προσομοίωση αυτο-συναρμολόγηση των 270 POPC στην περίσσεια του νερού, σε lipid: αναλογία νερού 1:60. Δεδομένου ότι κάθε χάντρα νερό στο MARTINI αντιστοιχεί σε τέσσερα μόρια νερού, η προσομοίωση περιείχε 270 λιπιδίων και 4050 χάντρες νερό. Για την κατασκευή του μίγματος 5,2% ΝΑ-ΡΟΡΟ, 14 μόρια POPC αντικαταστάθηκαν από σε μόρια με δύο διαφορετικούς τρόπους. Σε μία περίπτωση, 7 τυχαία μόρια POPC συλλέχθηκαν από κάθε φύλλο και να αντικατασταθεί από προς μόρια. Θα αναφερθώ σε αυτή τη ρύθμιση ως RAND5. Στη δεύτερη περίπτωση, ομοιόμορφα κατανεμημένες μόρια POPC επιλεκτικά αντικατασταθεί από προς μόρια. Θα αναφερθώ σε αυτή τη ρύθμιση ως UNI5. Δύο αντίτυπα του RAND5 και UNI5 ρυθμίσεις προσομοιώθηκαν με διαφορετικές αρχικές κατανομές της ταχύτητας, με αποτέλεσμα 4 προσομοιώσεις του 5,2% σε συστήματα. Για την κατασκευή του 2,3% για τα συστήματα, 8 σε μόρια απομακρύνθηκαν από τα συστήματα UNI5. Θα αναφερθώ σε αυτή τη ρύθμιση ως UNI2. Δύο αντίγραφα της εγκατάστασης UNI2 προσομοιώθηκαν.

Οι προσομοιώσεις ήταν επίσης τρέξει για μεγαλύτερα μπαλώματα δύο στρώσεων 19 nm × 19 nm. Για το σκοπό αυτό, τα συστήματα UNI5 UNI2 και επαναλήφθηκαν τέσσερις φορές στο επίπεδο της διπλοστιβάδας, με αποτέλεσμα διπλοστιβάδες που περιέχουν 1024 POPC και 24 (2.3%) ή 56 (5,2%) σε μόρια. Θα αναφερθώ σε αυτά τα συστήματα, όπως 4X2 και 4X5 αντιστοίχως. Η τελική διαμόρφωση από την προσομοίωση UNI5 χρησιμοποιήθηκε για να κατασκευαστεί ένα μεγαλύτερο σύστημα με τη χρήση της ίδιας διαδικασίας, και μια προσομοίωση της μεγαλύτερη επιφάνεια εφαρμόστηκε, θα αναφερόμαστε σε αυτή τη ρύθμιση ως 4XMID5. Δύο πολύ μεγάλες προσομοιώσεις εκτελέστηκαν με 5,2% ΣΤΟ να δοκιμάσει για πεπερασμένο επιπτώσεις μέγεθος, και να ελέγξετε εάν ο αριθμός και το μέγεθος των ΝΑ αδρανών υλικών στη μέση της μεμβράνης άλλαξε (βλέπε παρακάτω). Τα συστήματα αυτά θα αναφέρονται ως 9×5 και 16X5. Τα έμπλαστρα διπλοστοιβάδα ήταν 28 nm × 28 nm και 37 nm × 37 nm, και ο αριθμός των λιπιδίων ήταν 2.430 και 4.230 αντίστοιχα.

Τέλος, για την επιβεβαίωση αυθόρμητη στεγανοποίηση της σε μόρια στη λιπιδική φάση, η αυτο-συναρμολόγηση προσομοιώσεις του 2,3% και 5,2% στη συγκράτηση διανέμονται τυχαία POPC, νΑ και υλοποιήθηκαν τα μόρια του νερού. Τρία αντίγραφα κάθε συγκέντρωση προσομοιώθηκαν, και σε κάθε περίπτωση χωρίζεται σε αυτο-συναρμολογούνται POPC δύο στρώσεων εντός των πρώτων 100 νανοδευτερόλεπτα. Τα δεδομένα από τις προσομοιώσεις αυτο-συναρμολόγηση δεν θα συζητηθούν περαιτέρω, διότι τα αποτελέσματα είναι ταυτόσημα με αυτά από τις προσομοιώσεις RAND5, UNI5 και UNI2.

Οι προσομοιώσεις διεξήχθησαν χρησιμοποιώντας το πακέτο GROMACS 4.0.4 στην ισοβαρή-ισοθερμική (NPT) ensemble στο 1 bar και 323 Κ, χρησιμοποιώντας την Berendsen [35] θερμοστάτη (χαλάρωση χρόνο 0.3ps) και βαροστάτης (σταθερά σύζευξης 3,0 για τα μικρότερα μπαλώματα δύο στρώσεων, και 5,0 για τα μεγαλύτερα μπαλώματα δύο στρώσεων) με ημι-ισοτροπική πίεση σύζευξη. Το Z-άξονας ήταν παράλληλη με την κανονική διπλοστοιβάδα. Ένα χρονικό βήμα 30 fs χρησιμοποιήθηκε, οι συντεταγμένες σώθηκαν κάθε 900 ps, ​​και στη συνέχεια σε επεξεργασία για να αποθηκεύσετε στιγμιότυπα κάθε 13,5 ns να επισπεύσει τις ρουτίνες ανάλυσης. Μη συνδεδεμένο αλληλεπιδράσεις ήταν αποκοπής στα 12 α.

Η ανάλυση των προσομοιώσεων διεξήχθη στη σουίτα GROMACS των προγραμμάτων. VMD χρησιμοποιήθηκε για μοριακή γραφήματα [36]. Τα πρώτα 2 μs των προσομοιώσεων CG απορρίφθηκαν ως περίοδοι εξισορρόπηση για τον υπολογισμό του συνόλου του μέσου όρου ιδιότητες.

Αποτελέσματα

Διανομή Τριελαΐνη σε POPC

Οι δομικές ιδιότητες του διπλοστοιβάδα, η κατανομή της πυκνότητας των νΑ και POPC, και τα ποσοστά flip flop των νΑ από τα δύο αντίγραφα κάθε UNI5 και RAND5 ήταν ποιοτικά και ποσοτικά παρόμοια, δείχνοντας ότι τα αποτελέσματα που συζητήθηκαν στις παρακάτω ενότητες είναι ανεξάρτητες από τις αρχικές διαμορφώσεις της νΑ στην διπλή στιβάδα POPC. Επιπλέον, τα αποτελέσματα από το μεγαλύτερο 4X5 και προσομοιώσεις 4XMID5 ήταν ταυτόσημα, υποδεικνύοντας ότι οι τελικές διαμορφώσεις ήταν ανεξάρτητες από την αρχική κατάσταση του συστήματος. Για λόγους σαφήνειας, τα αποτελέσματα από μία μόνο από τις τέσσερις προσομοιώσεις CG 5,2% ΣΤΙΣ θα παρουσιαστεί, εκτός αν αναφέρεται διαφορετικά. Παρομοίως, τα αποτελέσματα από ένα μόνο από τα δύο αντίγραφα του UNI2 που παρουσιάζονται.

Η κατανομή πυκνότητας της ραχοκοκαλιάς γλυκερίνης του ΝΑ από το UNI2 (2,3% TO), UNI5 (5,2% TO) και 4X5 (5,2 % TO, μεγαλύτερο μέγεθος προσομοίωση) προσομοιώσεις φαίνεται στο Σχ. 1. Οι προσομοιώσεις στιγμιότυπα από τις τρεις προσομοιώσεις φαίνεται στο Σχ. 2. Η πυκνότητα των συστατικών έχει πολλαπλασιαστεί με το συντελεστή 10 για λόγους σαφήνειας. Counter-διαισθητικά, υπάρχει μια σημαντική πυκνότητα του πολικού προς γλυκερόλη ραχοκοκαλιά κατοικούν στο υδρόφοβο κέντρο της μεμβράνης και στις τρεις περιπτώσεις. Υπάρχει μια υψηλότερη πυκνότητα του στο προσομοίωση UNI5, σε σύγκριση με την προσομοίωση UNI2. Στην προσομοίωση UNI5, μερικά σε μόρια χώρισμα στο κέντρο διπλοστοιβάδα με τη μορφή ενός να συσσωματώνονται, η οποία στερείται συγκεκριμένη διάταξη των προς μόρια. Ο αριθμός των σε μόρια τα οποία παρέμειναν στο περιβάλλον ήταν παρόμοια για τις 2.3% και 5.2% προσομοιώσεις, υποδεικνύοντας την περιορισμένη διεπιφανειακή διαλυτότητα του ΝΑ σε λιπιδικές διπλοστοιβάδες. Η περίσσεια λιπίδια τα οποία δεν θα μπορούσαν να φιλοξενηθούν στη διεπαφή στις προσομοιώσεις% 5,2 σχηματίζεται ένα συσσωμάτωμα στη μέση της μεμβράνης. Ωστόσο, όπως αυξηθεί το μέγεθος του συστήματος, πολύ λίγα για να αφέθηκε στη διεπαφή (Σχ. 1α) στην προσομοίωση 4XMID5. Έτσι, για να προτιμάται να στεγανοποιήσει στο σύνολο, και όχι να μείνουν στην διασύνδεση της μεμβράνης σε ένα αρκετά μεγάλο σύστημα με ένα μεγαλύτερο σύνολο. Υπήρχε πολύ λίγα για να στη διασύνδεση των 4X5, 4XMID5, 9×5 και 16X5 προσομοιώσεις, και η συνολική καταλαμβάνει έκταση σχεδόν το ήμισυ του ότι του εμπλάστρου μεμβράνης (Σχ. 2α). Δεν συνολική διαμορφώθηκε στις προσομοιώσεις UNI2. Σημειώνουμε ότι η μη μηδενική πυκνότητα της ΝΑ στο κέντρο διπλής στιβάδας στο σύστημα UNI2 αποδεικνύει ότι για να μπορεί να διαχωριστεί στο κέντρο της διπλοστοιβάδας, χωρίς ένα συνολικό είναι παρούσα. Το προφίλ πυκνότητα του UNI2 είναι παρόμοια με εκείνη του μεγαλύτερου συστήματος 4X2 της ίδιας συγκέντρωσης. Το συνολικό στο κέντρο της μεμβράνης είναι βιολογικά σημαντική. Είναι παρόμοιο με πλούσιων σε τριγλυκερίδια κινητό λιπίδιο περιοχές ανιχνεύθηκαν προηγουμένως χρησιμοποιώντας τα

φάσματα 1H-NMR των κυτταρικών αιωρημάτων που ανιχνεύουν κινητό πεδία των λιπιδίων που μεταφέρουν ένα υψηλό ποσό των τριγλυκεριδίων [11], [26], [28]. Το συσσωμάτωμα είναι επίσης παρόμοια με μια εν τω γεννάσθαι λιπίδιο σταγονιδίων που παρατηρείται στην μεμβράνη ER. Θα επιστρέψουμε σε αυτό στη συζήτηση.

προφίλ πυκνότητας Αριθμός τη ραχοκοκαλιά γλυκερόλης της ΝΑ (Glyc-ΝΑ), ομάδες POPC φωσφορικών (Phos-POPC) και χάντρες γλυκερόλης POPC (Glyc-POPC). Η συγκέντρωση του ΠΟΥ στη διεπαφή είναι παρόμοια για την UNI2 (γ) και UNI5 (β) προσομοιώσεις, αλλά είναι πολύ χαμηλή στην προσομοίωση 4XMID5 (α), στην οποία το μεγαλύτερο μέρος της σε διαμερίσματα στο κέντρο διπλοστοιβάδα.

Στιγμιότυπα από τα (α) 4XMID5 (β) UNI5 (γ) UNI2 προσομοιώσεις. Οι POPC ουρές εμφανίζεται σε μπλε χρώμα, οι χάντρες φωσφορικό POPC εμφανίζονται ως πράσινες σφαίρες, ΣΤΟ οι ουρές εμφανίζονται με κόκκινο χρώμα, σε γλυκερόλη ραχοκοκαλιά διαβάζει εμφανίζονται ως κόκκινες σφαίρες, και το νερό απεικονίζεται στο κυανό. Οι μπλε γραμμές αντιπροσωπεύουν τις κεντρικές όρια των κελιών προσομοίωσης.

Η

Τα προφίλ πυκνότητας στο Σχ. 1 δεν είναι συμμετρική γύρω από το κέντρο της διπλοστοιβάδας. Πιο συγκεκριμένα, υπάρχουν πάνω σε μόρια στεγανοποίηση στο άνω φύλλο (z Τριγλυκεριδίων είναι αδιάλυτο στο νερό και η φάση διαχωρίζεται με μια μεγάλη ενδοεπιφανειακή τάση

γ

O /W

= 35-50 mN /m. Όταν αμφίφιλα, π.χ. επιφανειοδραστικές ουσίες ή λιπίδια, εισάγονται στο διάλυμα η διεπιφανειακή τάση περιοριστεί ιδιαίτερα οδηγεί σε διαχωρισμό μικρο-φάσης του νερού και λαδιού. Αυτό προκαλείται από τον εμπλουτισμό της διεπαφής ελαίου-νερού από μια μονοστιβάδα αμφιφίλων. Η διεπιφανειακή ελεύθερη ενέργεια (

F

i

) μιας τέτοιας αυτοσυναρμολογημένο αμφίφιλα διεπαφή πρέπει να τροποποιηθεί ώστε να περιλαμβάνει την κάμψη ελαστική ενέργεια [38] Εδώ

H

m

είναι η μέση καμπυλότητα του αμφιφιλικού μονοστιβάδας και είναι η αυθόρμητη καμπυλότητα της διεπαφής.

κ

m

είναι η ακαμψία κάμψης [39], και

Μια

είναι η διεπιφανειακή περιοχή. Για αδιάλυτο αμφίφιλες ενώσεις (όπως λιπίδια, όπως POPC) την διεπιφανειακή τάση

γ

εξαφανίζεται και η παραπάνω εξίσωση οδηγεί σε ένα χαρακτηριστικό μέγεθος σταγονιδίων με την ακτίνα 1 /. Για ένα σφαιρικό σχήμα αυτο-συγκροτούμενη μονοστοιβάδα η αυθόρμητη καμπυλότητα μπορεί να εκτιμηθεί από την κρίσιμη παράμετρο συσκευασίας

P = V /al

[40], [41]:

Εδώ

λ

είναι το μοριακό μήκος,

ν

είναι το μοριακό όγκο και

α

είναι η επιφάνεια εγκάρσιας διατομής του ομάδα κεφαλής. Για POPC, είναι περίπου 13,9 nm. Αυτή είναι η κλασσική εικόνα σταγονιδίων μικρο-γαλάκτωμα του τριαδικού μίγματος ελαίου, το νερό και τα λιπίδια [42]. Η παρούσα εργασία έχει δείξει ότι ένα άλλο σενάριο είναι δυνατό σε χαμηλές συγκεντρώσεις πετρελαίου. Τα λιπίδια σχηματίζουν δομές διπλής στιβάδας, η οποία μέχρι κάποιο όριο διαλυτότητας

C *

(3% για TO σε POPC) επιτρέπουν την ενσωμάτωση του τριγλυκεριδίου στο διπλοστοιβάδα. Όταν [TO] Οι περισσότερες μεμβράνες φυσικό διπλοστοιβάδας δεν περιέχει ένα πολύ υψηλό ποσοστό των tgLS. Ωστόσο, οι μεμβράνες του πλάσματος ορισμένων ενεργοποιημένων ή πολλαπλασιαζόμενα τύπους κυττάρων, συμπεριλαμβανομένων καρκινικών κυττάρων, μακροφάγων, Β και Τ κύτταρα, μπορεί να περιέχουν περισσότερο από 5% TLS, αν και η λειτουργία ή εμπλοκή της παρουσίας μιας τέτοιας μεγάλης ποσότητας tgLS είναι ασαφής [ ,,,0],27]. Δεδομένου ότι η διεπιφανειακή διαλυτότητα του tgLS είναι μικρότερη από 5%, η διαμορφωτική φάσμα των tgLS στις μεμβράνες αυτών των κυττάρων πλάσματος είναι συζητήσιμο. Προτάσεις που βασίζονται στο

1 H-NMR των κινητών λιπιδίων που tgLS θα μπορούσαν να αποτελέσουν 20-30 nm μεγέθους μικροεπικράτειες στο κέντρο διπλοστοιβάδας [26] δεν συγκεντρώσει την υποστήριξη λόγω έλλειψης φυσική απόδειξη των εν λόγω περιοχών, οι οποίες εμφανίστηκαν μόνο σποραδικά [28 ], [29]. Μια ξεχωριστή κινητή λιπίδιο

σήμα 1H-NMR που προκύπτουν από 60 nm ενδο-μεμβράνη σωματίδια θα μπορούσαν να παρατηρηθούν σε ΤΕΜ εικόνες καταψύξεως κάταγμα κύτταρα [28]. Τα σωματίδια ήταν διαφορετικές από calveolae, και ως εκ τούτου το σήμα αποδόθηκε σε ένα σωματίδιο λιπιδίου κινητό αποτελείται από tgLS και στερυλ εστέρες [28]. Ωστόσο, στη συνέχεια συζήτησαν το κατά πόσον ή όχι ένα τέτοιο

σήμα 1Η-NMR θα μπορούσε να ανιχνεύσει σωματίδια αυτού του μεγέθους σε όλα, έστω και για μια διαφορετική γραμμή κυττάρων [27]. Βασισμένο σε

1 H-NMR πειράματα, Mountford και Ράιτ είχε προτείνει ένα μοντέλο μεμβράνη όπου τα σωματίδια των λιπιδίων θα μπορούσαν να φιλοξενηθούν στις μεμβράνες του πλάσματος. Mountford και Wright [26] υποστήριξε ότι το μεγαλύτερο μέρος της

σήμα 1Η-NMR προήλθε από τη μεμβράνη, αλλά αυτό έχει αμφισβητηθεί από το [25]. Προσομοιώσεις που αναφέρονται στην παρούσα εργασία παρέχει εισαγωγική μοριακές ενδείξεις των δομών πού να μπορεί πράγματι να είναι παρόντες μέσα μεμβράνες διπλοστοιβάδας σε ελεύθερα πέφτοντας μορφή «κινητής λιπίδια». Το μέγεθος των συσσωματωμάτων που παρατηρήθηκαν σε προσομοιώσεις μας δεν είναι τόσο μεγάλο όσο 60 nm, απλώς και μόνο επειδή δεν μπορούσαμε να μοντελοποιήσουμε συστήματα αρκετά μεγάλο για μια τέτοια συνολική για να σχηματίσουν. Έτσι, προσομοιώσεις υποστηρίξει στην αρχική μοντέλο Mountford και Ράιτ, με την αξιοσημείωτη εξαίρεση που είναι διστακτικοί να καλέσετε αδρανών υλικών μας «τομείς», επειδή το μέγιστο μέγεθός τους (μέχρι τώρα) περιορίζεται στα 17 nm. Επιπλέον, διαπιστώνουμε ότι τα αδρανή υλικά είναι ιδιαίτερα δυναμικό χαρακτήρα, και σε μόρια μπορούν να ανταλλάσσουν μεταξύ αδρανών και το περιβάλλον κατά τη χρονική κλίμακα των μικροδευτερόλεπτα.

Μικρές ΝΑ σταγονίδια μπορεί επίσης να βρεθεί στο κυτταρόπλασμα των διαφόρων τύπων κυττάρων θηλαστικών και ζυμομυκήτων, με τη μορφή σταγονιδίων λιπιδίου. σταγονίδια λιπιδίων (LDS), νωρίτερα θεωρείται απλώς ενέργεια αποθήκες, έχουν πρόσφατα αναγνωριστεί ως κυτταρικά οργανίδια. LDS έχουν ένα πυρήνα που σχηματίζεται από ουδέτερα λιπίδια, τα οποία π.χ. σε λιποκύτταρα είναι κατά το μεγαλύτερο μέρος tgLS. Ο πυρήνας είναι επενδεδυμένα με μία λιπιδική μονοστοιβάδα, το οποίο προέρχεται από τη μητέρα μεμβράνη του ER. Ωστόσο, η σύνθεση λιπιδίων της μονοστιβάδας LD διαφέρει από εκείνη της μεμβράνης ER. Η μονοστιβάδα είναι άφθονη σε φωσφατιδυλοχολίνη, φωσφατιδυλαιθανολαμίνη και φωσφατιδυλινοσιτόλη, όπως το ER, αλλά περιέχει περισσότερο λυσολιπίδια και ελεύθερη χοληστερόλη και λιγότερο σφιγγομυελίνη και το φωσφατιδικό οξύ από το μητρικό μεμβράνη [44], [45]. Λόγοι πίσω εμπλουτισμός και εξάντληση ορισμένων ειδών λιπιδίου στην μονοστιβάδα LD δεν είναι γνωστές. Μια από τις προτεινόμενες θεωρίες είναι ότι η βιογένεση του LDS στη μεμβράνη ER συμβαίνει σε ειδικές περιοχές ή τομείς.