Krooninen sairaus

tiivistelmä

Triglyseridit on rajallinen liukoisuus, noin 3%, vuonna fosfatidyylikoliinia lipidikaksoiskerroksia. Käyttämällä millisekunnin mittakaavan kurssi grained molekyylidynamiikka simulaatioita, osoitamme, että malli lipidikaksoiskerroksen mahtuu suurempaa trioleiinia (TO) kuin aiemmin ennakoitiin, sitomalla trioleiini molekyylien kaksikerroksisen keskustaan ​​muodossa epäjärjestyksessä, isotrooppinen, mobiili neutraali lipidiaggregaatti, vähintään 17 nm halkaisijaltaan, joka muodostaa spontaanisti, ja pysyy vakaana ainakin mikrosekunnin ajassa. Tulokset antavat uskottavuutta kiistelty olemassaolon mobiili neutraalin lipidikasaumia tuntemattoman funktion läsnä pahanlaatuisten solujen ja varhainen biogeneesille lipidipisaroita majoitetaan kahden pakkausselosteista Endoplasmakalvosto kalvo. TO aggregaatit antavat kaksikerroksisen rakkula näköisiä ja estyvät monilamellaarisista vaiheet mallissa, ja mahdollisesti elävät kalvoja. Rakkuloita johtaa epänormaalin kalvo koetin jakaminen, mikä olisi otettava huomioon tulkinnassa koetin-liittyvät mittaukset.

Citation: Khandelia H, Duelund L, Pakkanen KI, Ipsen JH (2010) Triglyceride Läpipainopakkaukset in Lipid bilayers: vaikutukset Rasva-pisaroiden biogeneesin ja Mobile Lipid Signal Cancer Cell Membranes. PLoS ONE 5 (9): e12811. doi: 10,1371 /journal.pone.0012811

Toimittaja: Darren R. Flower, Oxfordin yliopisto, Iso-Britannia

vastaanotettu: 13 heinäkuu 2010; Hyväksytty: 24 elokuu 2010; Julkaistu: 22 syyskuu 2010

Copyright: © 2010 Khandelia et al. Tämä on avoin pääsy artikkeli jaettu ehdoilla Creative Commons Nimeä lisenssi, joka sallii rajoittamattoman käytön, jakelun ja lisääntymiselle millä tahansa välineellä edellyttäen, että alkuperäinen kirjoittaja ja lähde hyvitetään.

Rahoitus: Tämä työ rahoittaa Tanskan National Research Foundation. Rahoittajat ollut mitään roolia tutkimuksen suunnittelu, tiedonkeruu ja analyysi, päätös julkaista tai valmistamista käsikirjoituksen.

Kilpailevat edut: Kirjoittajat ovat ilmoittaneet, etteivät ole kilpailevia intressejä ole.

Johdanto

tässä raportissa tutkimme biofysiikan mallin sisältävät kalvot pieninä pitoisuuksina triglyseridien molekyylejä.

triglyseridit tai triasyyliglyserolien (TGLs) ovat neutraaleja lipidejä, joissa kukin glyserolia hydroksyyliryhmistä on esteröitynyt jonka rasvahappo. TGLs ovat tärkeä osa monia luonnollisia öljyjä, kuten oliiviöljyä. Nisäkkäillä, TGLs on läsnä enimmäkseen sisällä kaupan lipoproteiinien partikkeleita, jotka kuljettavat kolesterolia, steryyliestereitä, ja TGLs kudosten välillä [1] ja lipidipisaroita (LD) [2]. LD esiintyy myös muissa eukaryots, ja joissakin prokaryoottisissa soluissa, jotka syntetisoivat TGLs Energian ja hiilen varastointi [3]. TGLs lipoproteiineissa ja LD on tehty paljon kiinnostusta, koska rooli näiden hiukkasten fysiologian [4], tauti [5].

Lisäksi lipoproteiineihin ja LD, TGLs ovat myös läsnä useissa biologisia kalvoja at vaihtelevia pitoisuuksia. Lamelli- elimet keuhkojen pinta-uutteet nisäkkäillä voi olla välillä 0,5% ja 1,8% paino /paino TGLs [6], [7]. Silmän linssi lipidit sisältävät pieniä määriä (ug TGLs /mg fosfolipidejä) sekä TGLs. TGLs esiintyy myös suoliston membraaniuutteita [8]. Lysosomeihin sisältää ei-vähäisiä määriä TGLs, esimerkiksi viljellyissä fibroblasteja [9]. Rotan maksasoluilla, lysosomeihin sisältävät lähes 3,7% TGLs [10]. Monet lisääntyvän tai aktivoitu nisäkässoluissa erityisesti, on korkea pitoisuus TGLs kalvoissa. Syöpäsolut sisältävät peräti 6,8% TGL osa koko solukalvon lipidien [11]. Useat pahanlaatuinen kiinanhamsterin munasarjan (CHO) solulinjat sisältävät 2,4-3,2% TGLs niiden plasmakudoksissa [12]. Ihmisneutrofiilien sisältävät peräti 5,2% ja 6,8% TGLs niiden plasmakudoksissa ennen stimulaatiota ja sen jälkeen lipopolysaccharides [13]. Aktivoidut makrofagit [14], lymfosyytit [15] ja B-solut [16] sisältävät myös suuria määriä TGLs niiden solukalvojen. Tässä raportissa, tutkimme vaikutus alhaisten pitoisuuksien TGLs, jollainen löytyy erilaisia ​​solutyyppejä edellä todettiin, rakennetta ja dynamiikkaa malli kalvoja, joiden tavoitteena on että lopulta vihjeitä osaksi mahdollisista rakenteellisista ja toiminnallista roolia TGLs solukalvon elävien järjestelmien. Olemme käyttäneet trioleiinin (TO) kuin mallimme TGL, ja 1-palmitoyyli-2-oleoyyli

sn

-glysero-3-fosfokoliinia (POPC) kuin malli fosfolipidi.

on ollut hajallaan raporteissa tutkitaan biofysiikan ja biokemian mallin TO-fosfolipidiseoksista. Useat

13C-NMR-tutkimuksia on käytetty määrittää suurin liukoisuus TGLs mallissa sisältävät kalvot lähinnä PC lipidejä. Tunniste

13C spektri TGL voi erottaa karbonyyliryhmiä eri asemissa (α tai β), ja eri nesteytyksestä tasoilla (lähes rajapinta, tai öljyinen pisaran). Käyttämällä

13C-NMR, liukoisuutta TO lamellirakenteista ja suunnata fosfolipidit on siten dokumentoitu olevan vajaan 3% sekä pienissä unilamellaarivesikkeleitä (SUV) [17], [18] ja monilamellirakkuloita (MLV) [19] fosfatidyylikoliinia lipidejä. Samanlaisia ​​liukoisuus rajoja saatiin, kun heterogeenisen TGLs, jossa kaikki kolme paikkaa glyserolin ei esteröity saman rasvahappo, liuotettiin jonka SUV: [20]. Maastoautojen, liukoisuus laskee niin alhaiseksi kuin 1%, jos kolesteroli on läsnä 01:02 suhteessa fosfolipidien kanssa ja 0,15%, jos suhde on 1:01 [21]. Kaikissa tutkimuksissa, lisäksi karbonyyli piikkien spektrit saatiin, kun TGL pitoisuus nostettiin yli 4%. Nämä huiput olivat tyypillisiä TGLs in ”öljy” vaihe. Monitumaisia ​​ja maaginen kulma spinning NMR tutkimukset 0, 0,25, ja 0,75 mooliosuus TO kananmunan fosfatidyylikoliinia osoitti, että TO aiheutti merkittäviä muutoksia kaksikerroksiseen molekyyli organisaatio, mukaan lukien lisääntyminen ketjun sujuvuus [22]. TGLs, on muotoiltu kuten ylösalaisin kartioita, voi myös edistää lamellisesta ylösalaisin kuusikulmainen faasimuutos molemmissa PE kalvot [23], [24].

Vaikka vain korkeintaan 2-3% TGLs voidaan havaita liuottaa rajapinnalla mallissa kalvoja, on selvää, että lisääntyvien solujen (katso edellä) voivat olla enemmän kuin 6-7% TGLs. Jos malli kalvot mahtuu vain 2-3% TGLs kanonisessa kaksoiskerroksen rakenne, ja vielä vähemmän, jos kolesteroli on läsnä [21], ja yli 6-7% TGLs on todellakin läsnä kalvoja kolesterolia sisältäviä eläviä soluja,

jos ei liikaa TGL mennä

? Yksi mahdollinen vastaus piilee havainto tietty joukko

1H-NMR resonanssia alkaen elävien solujen NMR-kokeet, jotka ovat peräisin ”mobiili lipidejä” kudoksesta triglyseridejä [25]. Ehdotettiin vuonna 1980 [26], että tämä signaali osittain peräisin liikaa triglyseridi-allas, joka on sijoitettu keskelle kalvon mikrodomaineja. On ollut hajallaan raportteja mikroskooppisia havaintoja tällaisten mikrodomaineja, vaikkakin hieman suurempi kooltaan -60 nm [27], [28], [29]. Useimmat

1H-NMR mobiili lipidi signaalin mahdollisesti tulee sytoplasmisen allas TGLs, vaan perustuu ronimikroskopiatutkimukset ja herkkyys signaalin paramagneettiset gadolimium ioneja (jotka sitoutuvat kalvoja), mahdollisuutta kalvon allas TGLs ei voida sulkea pois [25].

viime työssä osoitettiin, että sentrifugointi tai yön laskeutumisen TO-POPC seoksia johti faasierottaminen raskas vaihe pelletti ja kevyen faasin, kun taas ylimäärä TO muodostettu öljyinen myöhemmin päälle [30]. Vaikka koostumus kevyen ja raskaan faasin olivat samanlaisia, kaksi vaihetta oli huomattavan erilainen nesteytys ja valumisominaisuuksin, joista voidaan selittää mallilla, jossa ehdotettiin, että glyseroli selkäranka TGLs voisi myös olla keskellä lipidikaksoiskerroksen [30].

Ennen simulaatioita TGL sisältäviä järjestelmiä on joko keskittynyt lipidiemulsioiden [31], tai lipoproteiinit [32], [33]. Tässä tutkimuksessa olemme tutkineet konformaatioita TGLs mallissa POPC lipidikaksoiskerroksia pitoisuuksina ylä- ja alapuolella rajapinta-liukoisuusraja TGLs. Olemme käyttäneet laajoja tietenkin martioitu molekyylidynamiikkasimulaatioihin käyttää rakenne- ja dynamiikka yksityiskohdat eivät helposti analyysimenetelmiä. Lisäksi tuotetaan uutta oivalluksia biofysiikan ja TGL sisältäviä kalvoja, meidän havainnot ovat merkityksellisiä biogeneesille lipidipisaroista ER, ja läsnäolo mobiili rasva-verkkotunnuksia pahanlaatuisia tai aktivoitujen solujen.

Methods

Simulaatiot suoritettiin käyttäen kurssi-grained (CG) malleja POPC-TO seosten kaksi pitoisuuksina, yksi hieman alle (~2.3%), ja yksi yli (~5.2%) rajapinta liukoisuusraja TO. Täydellinen luettelo simulaatiot on esitetty taulukossa 1. CGMD Simuloinnit suoritettiin käyttäen MARTINI voimakenttä lipidien [34]. Voimakenttä parametrit TO sopeutettiin olemassa olevista parametrit DOPC, korvaamalla phosphocholine osan toimesta oleoyylianhydridi ketju. Sitä ei tarvitse ottaa käyttöön uusia hiukkanen, sidos tai vuorovaikutuksen tyyppejä.

Ensimmäinen koordinaatit POPC kaksikerroksisen saatiin itsekootta- simulointi 270 POPC ylimäärin veteen, jonka lipid: vesi 1:60. Koska jokainen vesi helmen MARTINI vastaa neljää vesimolekyylejä, simulointi sisälsi 270 lipidien ja 4050 veden helmiä. Rakentaa 5,2% TO-POPC seos, 14 POPC molekyylit korvattiin TO molekyylejä kahdella eri tavalla. Yhdessä tapauksessa, 7 satunnaisen POPC molekyylejä poimittiin kustakin pakkausseloste ja korvataan molekyyleihin. Tulemme viitata tähän setup RAND5. Toisessa tapauksessa tasaisin välimatkoin POPC molekyylit selektiivisesti korvattiin TO molekyylejä. Tulemme viitata tähän setup UNI5. Kaksi kappaletta kutakin RAND5 ja UNI5 asetelmia simuloitiin eri lähtönopeus jakaumat, jolloin 4 simulaatioita 5,2% järjestelmiin. Rakentaa 2,3% järjestelmiin, 8 TO molekyylit poistettiin UNI5 järjestelmiä. Tulemme viitata tähän setup UNI2. Kaksi kopiota UNI2 setup simuloitiin.

Simulaatiot olivat myös ajaa suuremmille kaksikerroksisen laastaria 19 nm × 19 nm. Tätä varten UNI2 ja UNI5 järjestelmät toistettiin neljä kertaa tasossa kaksoiskerroksen, jolloin bilayers sisälsi 1024 POPC ja 24 (2,3%) tai 56 (5,2%) molekyylejä. Me viitata näihin järjestelmiin 4X2 ja 4X5 vastaavasti. Lopullinen kokoonpano päässä UNI5 simulaation käytettiin rakentamaan suuremman järjestelmän käyttäen samaa menettelyä, ja simulaatio isompi laastari toteutettiin, kutsumme tätä setup 4XMID5. Kaksi erittäin suurta simulaatioita toteutettiin 5,2% TO testata rajallinen koko vaikutuksia, ja tarkistaa, jos määrää ja kokoa TO aggregaattien keskellä kalvon muuttunut (katso myöhemmin). Näitä järjestelmiä kutsutaan 9×5 ja 16×5. Kaksikerroksisen laastarit olivat 28 nm × 28 nm ja 37 nm × 37 nm, ja määrä lipidien on 2430 ja 4230 vastaavasti.

Lopuksi vahvista spontaani eristämiseen TO molekyylit rasvafaasi, koottavien simulaatioita 2,3% ja 5,2% TO sisältävän satunnaisesti jakautunut POPC, TO ja vesimolekyylejä toteutettiin. Kolme kappaletta kutakin pitoisuutta simuloitiin, ja kussakin tapauksessa jaettu itse koottu POPC kaksoiskerroksen ensimmäisten 100 nanosekuntia. Tiedot koottavien simulaatioita ei käsitellä tarkemmin, koska tulokset ovat samat siitä RAND5, UNI5 ja UNI2 simulaatioita.

Simuloinnit suoritettiin käyttäen Gromacs 4.0.4 paketin isobaaristen-isoterminen (NPT) ensemble 1 bar ja 323 K, käyttäen Berendsen [35] termostaatti (relaksaatioaika 0.3ps) ja barostaatissa (kytkentävakio 3.0 pienemmille kaksoiskerroksen laastaria, ja 5,0 suuremmille kaksikerroksisen laastaria) semi-isotrooppinen paine kytkentä. Z-akselin oli yhdensuuntainen kaksoiskerroksen normaali. Aika vaihe 30 fs käytettiin, koordinaatit tallennetaan joka 900 ps, ​​ja sittemmin käsitelty tallentaa tilannekuvia jokaisen 13,5 ns nopeuttaa analyysin rutiineja. Sitoutumattomien vuorovaikutukset olivat sulku 12 Å.

analyysi simulaatiot suoritettiin vuonna Gromacs sarja ohjelmia. VMD käytettiin molekyyli- grafiikka [36]. Ensimmäiset 2 mikrosekuntia CG simulaatioita hylätään tasapainottumisjaksot laskemiseen ensemble-keskimääräistä ominaisuuksia.

Tulokset

Distribution trioleiinia vuonna POPC

rakenteellisia ominaisuuksia kaksikerroksiset, tiheys jakelu TO ja POPC, ja kiikku hinnat TO päässä kaksi kappaletta kutakin UNI5 ja RAND5 olivat laadullisesti ja määrällisesti samankaltainen, mikä osoittaa, että tulokset käsitellään seuraavissa osissa ovat riippumattomia alkuperäisestä konformaatioita TO että POPC kaksoiskerroksen. Lisäksi tulokset suurempi 4X5 ja 4XMID5 simulaatioita olivat samanlaisia, osoittaen, että lopullinen konformaatioita olivat riippumattomia alkuperäisen järjestelmän tilasta. Selvyyden vuoksi tulokset vain yksi neljästä CG simulaatiot 5,2% TO esitellään, ellei toisin mainita. Samoin tulokset vain yksi kaksi kopiota UNI2 on esitetty.

tiheys jakautuminen glyserolirungon TO päässä UNI2 (2,3% TO), UNI5 (5,2% TO) ja 4X5 (5,2 % TO, suurempi simulointi koko) simulaatiot on esitetty kuvassa. 1. simulaatiot otoksia kolmesta simulaatiot on esitetty kuvassa. 2. tiheys TO komponenttien on kerrottu kertoimella 10 selvyyden vuoksi. Counter-intuitiivisesti, on merkittävä tiheys napa TO glyseroli selkäranka asuvat hydrofobinen membraanin keskiosan kaikissa kolmessa tapauksessa. On suurempi tiheys TO on UNI5 simulointi, verrattuna UNI2 simulointi. Vuonna UNI5 simulaatio, joitakin molekyylejä osion osaksi kaksikerroksisen keskus muodossa aggregoitua, joka on vailla järjestelystä TO molekyylejä. Määrä TO molekyylejä, jotka pysyivät käyttöliittymä olivat samankaltaiset 2,3% ja 5,2% simulaatioita, osoittaa rajoitettu rajapinta-liukoisuus TO lipidikaksoiskerroksia. Ylimääräinen lipidejä, joita ei voi majoittua käyttöliittymän 5,2% simulaatiot muodostunut yhteenlaskettu keskellä kalvon. Kuitenkin, kuten järjestelmän koko kasvoi hyvin vähän TO jätettiin rajapinnassa (Fig. 1a) on 4XMID5 simulointi. Siten TO mieluummin osioida yhteenlaskettua, sen sijaan että pysyisivät kalvo rajapinnan riittävän suuri järjestelmä suuremmalla aggregaatti. Oli hyvin vähän rajapinnassa on 4X5, 4XMID5, 9×5 ja 16×5 simulaatioita, ja yhteenlaskettu pinta-alasta lähes puolet kalvon laastarin (Fig. 2a). Ei yhteenlaskettu muodostettiin UNI2 simulaatioita. Toteamme, että nollasta tiheys TO klo kaksikerroksisen keskus UNI2 järjestelmä osoittaa, että TO voi jakaantuu kaksikerroksisen keskelle ilman aggregaatin läsnäoloa. Tiheys profiili UNI2 on samanlainen kuin suurempi 4X2 järjestelmän samana pitoisuutena. Yhteenlaskettu keskellä kalvon on biologisesti relevantteja. Se on samanlainen kuin triglyseridirikkaan mobiili lipidejä verkkotunnuksia aiemmin havaita käyttämällä

1H-NMR-spektrit Solususpensioiden jotka tunnistavat mobiili lipidejä verkkotunnuksia, jotka kuljettavat suuren määrän triglyseridejä [11], [26], [28]. Yhteenlaskettu on myös samanlainen kuin orastavaa lipidien pisara havaitaan ER kalvo. Palaamme tähän keskusteluun.

lukumäärä tiheys profiilit glyseroli selkäranka TO (Glyc-TO), POPC fosfaatti ryhmät (Phos-POPC) ja POPC glyserolia helmiä (Glyc-POPC). Pitoisuus TO rajapinnassa on samanlaiset UNI2 (c) ja UNI5 (b) simulaatioita, mutta on hyvin alhainen 4XMID5 simulointi (a), jossa suurin osa väliseinien osaksi kaksoiskerroksen keskustaan.

Tilannekuvat päässä (a) 4XMID5 (b) UNI5 (c) UNI2 simulaatioita. POPC pyrstöt näkyvät sinisellä, POPC fosfaatti helmet näkyvät vihreinä aloilla, TO pyrstöt näkyvät punaisina, glyseroli selkäranka lukee näkyvät punaisina palloina, ja vesi on esitetty syaani. Sininen viivat edustavat keskeinen simulointi solurajat.

tiheys profiilit kuvassa. 1 ei symmetrinen kaksoiskerroksen keskustaa. Erityisesti on enemmän molekyylejä lokeroituvat ylemmässä pakkausselosteessa (z 0) verrattuna alempaan seloste huolimatta korkeasta TO kiikun. Syy tähän ilmeinen epäkohta on, että määrä POPC lipidien kaksi lehtisiä kaksikerroksisen ei ollut yhtä suuri alkuperäisen lipidien itse koottu POPC kaksikerroksinen, jota käytettiin myöhemmin rakentaa valmiiksi kaikki TO-POPC simulointimalleja. Määrä POPC molekyylien ylemmässä seloste on alhaisempi kuin alempi pakkausselosteessa, mikä johtaa suurempaan määrään molekyylejä lopulta levittämiseksi ylempään seloste pitää molekyylitiheys yhtä suuri molemmissa lehtisiä. Otimme kaksi ylimääräistä simulaatiot (2,3% ja 5,2% TO), joissa alkuperäinen määrä POPC molekyylien oli sama molemmissa lehtisiä, ja siinä tapauksessa, TO jaettiin tasan molemmissa lehtiset (kuva S1).

kiikku nopeudella TO molekyylien kaikissa CG simulaatiot raportoidaan viimeisessä sarakkeessa taulukon 1. Perustuen tiheyden jakautumisen TO glyseroli selkäranka jokaisessa simulointi, kaksikerroksisen oli jaettu kolmeen alueeseen, kaksi rajapinta- ja yksi keskellä kalvon. Kiikku tapahtuma tallennetaan joka kerta massakeskipisteen glyserolin selkäranka molekyyliin siirtämisellä yhdestä rajapinta-alueesta riippuen. Kiikun määrä TO oli huomattavan korkea: vaihtelee +0,3-+1,2 per mikrosekunnissa näytteenotto- aikaa riippuen pitoisuus TO, ja koko simulaation. Kiikku nopeudella ~ 1 per mikrosekunnissa näytteenottokerralla menisi havaitsematta lyhyemmässä all-atomin MD simulaatioita. Kiikun verokannan RAND5 ja UNI5 simulaatiot oli korkeampi johtuen muodostumista aggregoitua joka alentaa vapaan energian este translokaatiota napa TO glyseroli selkäranka kalvon läpi. Koko aggregaatin kasvaessa lähes suhteellisesti suurempi 4X5 ja 4XMID5 simulaatioita, ja kiikku hinnat samanaikaisesti lisääntyy lähes kolminkertaiseksi, johtuen ilmeisesti edelleen vähentynyt vapaan energian este, koska yhteenlaskettu vie lähes puolet pinta-ala kaksikerroksisen laastarin. Aggregaattien muodostunut 5,2% simulaatiot ovat erittäin dynaaminen luonteeltaan, ja TO molekyylit vaihtavat usein välillä käyttöliittymä ja aggregaatin. Ei kiikun tapahtuma havaittu mitään POPC molekyyliä tahansa simulointi suostumuksella aikaerotteisissa pieni kulma neutronisirontaa kokeita suuri unilamellaarivesikkeleitä, jotka osoittavat hyvin hitaasti POPC kiikun [37]. Olemme myös toteuttaneet noin 1 mikrosekunnissa simulaatiot Tarkempaa united-atomin malleja 0% ja 5% TO käyttäen Berger voimakentän varten lipidejä. Näissä simulaatioissa, ei TO nähtiin kaksoiskerroksen keskustaa, ja yksikään TO molekyylien flip-floppasi vuoksi lyhyen aikaa vaaka.

Molecular konformaatioita trioleiinia Molekyylit

Kolme asyyliketjuista trioleiinia molekyylit alkavat harottaa suhteessa toisiinsa, mikä johtaa erilaisiin molekyyli- konformaatioita. Edellinen MD simulaatioita puhdasta TO järjestelmien kiteistä tai amorfista todetaan osoittivat, että molekyylit voivat toteuttaa useita konformaatioita kuten äänirauta (sn1 ja SN3 hännän rinnakkain, ja sn2 antiparallel), tuolin (sn1 ja sn2 tai sn2 ja SN3 rinnakkain, ja toinen pyrstö antiparallel), Tridentin (kaikki hännät rinnakkain) tai nesteen (ketjut osoittavat satunnaisiin suuntiin) [32]. Sisällä lipidikaksoiskerroksia, sama rikasta konformaatioita ei saataisi, koska kun rajapinnassa, pakkaamiseen hännät TO molekyylin olisi pakko olla samansuuntainen kaksoiskerroksen normaali. Kuitenkin, kun TO molekyyli on keskellä kaksoiskerroksen, sen asyyliketjujen voi alkavat harottaa. Olemme jaettu konformaatioita kolmeen ryhmään riippuen kulmasta vierekkäisten parien hännät.

θ

1-2

määriteltiin välinen kulma sn1 ja sn2 hännät, ja

θ

2-3

määriteltiin välinen kulma sn2 ja SN3 hännät. Linjan glyseroli helmi viimeiseen asyyli hännän helmi kuvattu kunkin hännän vektori. Olemme luokiteltu TO konformaatioita täysin harallaan, osittain hajavarpaiset tai hajavarpaiset riippuen

θ

1-2

ja

θ

2-3

: yleinen osa unsplayed, täysin harallaan ja osittain harallaan TO molekyylejä on esitetty kuviossa. 3. laajuus splaying oli korreloi asemaa Polar glyserolirunkoon sisällä kalvon. Kuten odotettua, asyyli hännät olivat harallaan keskellä kaksoiskerroksen kaikki simulaatiot. Toisin kuin intuition kuitenkin ketjut ovat osittain harallaan yli 20% ajasta, ja täysin harallaan 5%, kun napa selkäranka TO molekyylien sijaitsee rajapinnassa. Osa täysin harallaan ja osittain harallaan TO molekyylien on lähes sama kaikissa järjestelmissä keskellä kalvon. Kun 5,2% järjestelmiin, yleinen harallaan jakeet ovat suuremmat, sillä TO molekyylit viettävät enemmän aikaa keskellä kalvon. Viite, välinen kulma POPC asyyliketjut oli suurempi kuin 90 astetta pienempi kuin 4,5% ajasta kaikissa CG simulaatioita (tuloksia ei ole esitetty). Suuri osuus harallaan pyrstöt kaksikerroksisen keskus ehdottaa isotrooppista aggregoitua.

jakeet TO harallaan pyrstöt CG simulaatioita. Määritelmät splaying, katso tekstiä. Häntiä TO molekyylin ovat harallaan, kun se on lähellä kaksoiskerroksen keskustaa, mikä viittaa isotrooppista ympäristön aggregoitua.

Nesteytys tasot glyseroli Helmet

13C-NMR-spektrit TO muna-PC unilamellaarisia liposomeja, oli mahdollista erottaa kaksi piikkiä, jotka johtuvat kahden α-karbonyylin ja β-karbonyyliryhmä [17]. Korkeampi karbonyyli resonanssitaajuus β-karbonyyli osoitti, että se oli vähemmän vetysidotulle veteen, ja näin ollen istuivat syvemmälle lipidi-vesi-rajapinnan [17]. Kuviossa. 4a, olemme osoittaneet tiheys profiilit kolmen glyseroli helmet CG simulaatiot pitkin kaksoiskerroksen normaali. Selvyyden vuoksi vain tietoja pienen 2,3% TO järjestelmä on raportoitu. SN2 (tai β) karbonyyliryhmä on hieman syvemmällä kaksoiskerroksen kuin muut kaksi (sn1 ja SN3) karbonyyli helmiä. Nesteytystä helmet laskettiin säteen kertymäfunktio veden helmiä ympärille glyserolirunkoon vanan (Fig. 4b). Β tai sn2 helmi on ainakin hydratoitu osa glyserolirungon, hyvä kanssa NMR-tiedot.

(a) tiheys jakautuminen kahden α ja yksi β glyserolirunkoon helmiä TO. Tilan säästämiseksi vain yksi yksikerroksista näytetään. Β helmi sijaitsee syvemmällä kaksikerroksiseen kuin kaksi α helmiä. (B) säteittäisen kertymäfunktio vettä noin helmiä. Β glyseroli Helmi on selvästi pienempi sammutettua kuin sekä α helmiä, erittäin hyvä kanssa

13C-NMR [17].

rakenteelliset ominaisuudet kaksikerroksisen (alaa lipidiä, paksuus , jotta parametrit) on esitetty tietoja. Alueet ja paksuudet on taulukoitu kuviossa S2, ja järjestys parametrit esitetään teksti S1.

Keskustelu

Käyttäen laajoja CG simulaatioita yhteen yli 1,8 millisekuntia, tarjoamme näyttöä siitä, onko suuri aggregoitua at kaksikerroksisen center TO pitoisuus suurempi kuin rajapinta liukoisuutta TO. Koska simulointi järjestelmän koko kasvaa, koko aggregaatin myös kasvaa suhteessa. Suurimmassa simulaatiot otimme (1400 nm

2 patch) yhteenlaskettu imi useimmissa TO molekyylien käyttöliittymän kalvoon keskustaan ​​(Fig. 5). Yhteenlaskettu oli Levyn muotoinen ja noin 17 nm halkaisijaltaan. Vuonna 16×5 ja 9×5 simulaatioita, useita aggregaatteja alun perin muodostettu kalvo, joka sen jälkeen sulautunut yhteen muodostaen suurempia aggregaatin. Ei ole selvää, jos koko aggregaatin kasvaa edelleen niin yhä suurempia kaksikerroksisen laastarit ovat simuloituja, mutta äärellinen-size vaikutukset ovat tärkeitä nykyisessä järjestelmässä. Pienempien UNI5 ja RAND5 simulaatioita, merkittävä tiheys TO havaittiin kaksikerroksisen käyttöliittymä. Koska simulointi koko kasvoi 4X, 9X ja 16X, suurin osa TO jaetaan yhteenlaskettu klo kaksoiskerroksen keskustaa.

Simulaatio tilannekuvan suurin järjestelmä 16×5 simuloituja, joka sisältää 37 x 37 nm kaksikerroksisen laastari. (A) Sivukuva, jossa kaksi määräajoin kuvia pitkin kaksikerroksiseen normaali on osoitettu. (B) Ylhäältä, vain Keski simulointi solu näkyy. Sininen viivat edustavat keskeinen simulointi solurajoja. Väri-koodaus on samanlainen kuin Fig. 2. yhteenlaskettu keskellä on on noin 17 nm halkaisijaltaan.

Milloin ja millä kriittisen koon (jos sellaista on) TO aggregaatit jätä kaksikerroksisen ja faasierkautuvat? Triglyseridi ei liukene veteen ja vaiheen erottaa suurella rajapintajännitys

γ

O /W

= 35-50 mN /m. Kun amfifiilejä, esim. pinta-aktiivisia aineita tai lipidejä, jotka lisätään liuokseen rajapintajännitys on voimakkaasti vähentynyt johtaa mikro-faasin erottaminen veden ja öljyn. Tämä johtuu rikastuminen öljyn ja veden rajapinnalla monokerroksella amfifiilien. Rajapinnan vapaa energia (

F

i

) tällaisen itseasentuvalla amfifiilinen rajapinta on on muutettava sisältämään taivutus kimmoenergiaa [38] Tässä

H

m

on keskimääräinen kaarevuus amfifiilinen yksikerroksinen ja on spontaani kaarevuus käyttöliittymä.

κ

m

on taivutusjäykkyys [39], ja

on rajapinta-alan. For liukenemattomia amfifiilit (kuten lipidejä kuten POPC) rajapintajännite

γ

katoaa ja edellä yhtälö johtaa tunnusomaisen pisarakoon kanssa säde 1 /. Jotta pallomainen itse koottu yksikerroksista spontaani kaarevuus voidaan arvioida kriittinen pakkaus parametri

P = v /al

[40], [41]:

Täällä

l

on molekyyli pituus,

v

on molekyylitilavuudessa ja

on poikkipinta-ala pääteryhmån. Sillä POPC, on noin 13,9 nm. Tämä on klassinen pisaran mikro-emulsio kuva ternäärisen seoksen öljyn, veden ja rasvojen [42]. Tässä työssä on osoittanut, että toinen skenaario on mahdollista pienillä öljyä pitoisuuksina. Lipidit muodostavat kaksoiskerroksen rakenteita, jotka jopa joitakin liukoisuusrajasta

c *

(3% TO POPC) mahdollistavat sisällyttäminen triglyseridi osaksi kaksoiskerroksen. Kun [TO]

c

*

, TO Väliseinät kokoonpanon keskellä kaksoiskerroksen ja rajapintamembraanilla kokoonpanon kanssa jakaantumiskerroin noin ~0.27. Kun [TO]

c

*

, ylimääräinen vaiheittain erottuu sisällä kalvo rakenne, jolloin muodostuu puhdasta öljyfaasin keskellä kaksikerroksisen katsottuna meidän simulaatioita. Samanlainen kuin edellä kuvauksen pisaran mikro-emulsio, triglyseridi rakkuloita muodostavat kanssa Lipidiyksöiskerroksen on öljy-vesi-rajapinnan, jolla on sama edullinen kaarevuus. Kuitenkin kokoa rakkuloita voi olla pienempi, koska rajan vaikutusten välillä kaksikerroksisen ja läpipainopakkauksessa. Osuus tällaisen rajan vaikutus muodon ja vakautta kuten rakkuloita on hiljattain kuvattu Zanghellini et al. [43] vuonna fenomenologisesta malli. On myös mahdollista, että rakkuloita sisällä lipidikaksoiskerroksia voidaan muodostaa muita hiilivetyjä samoin, ja tällainen mahdollisuus on syytä tutkia tulevaisuudessa.

Mikä on biologinen merkitys Murskeentuotantoon? Luonnollisin kaksikerroksiset kalvot eivät sisällä erittäin suuri osa TGLs. Kuitenkin solukalvojen tiettyjen aktivoida tai lisääntyvien solutyyppejä, mukaan lukien syöpäsolut, makrofagien, B- ja T-solut, voivat sisältää enemmän kuin 5% TGLs, vaikka toiminto tai epäsuorasti läsnäolon niin suuri määrä TGLs on epäselvä [ ,,,0],27]. Koska rajapinta-liukoisuus TGLs on alle 5%, konformatio- spektri TGLs plasmassa kalvoja tällaisten solujen on kyseenalainen. Ehdotuksia, jotka perustuvat

1H-NMR mobiilin lipidien että TGLs voisivat muodostaa 20-30 nm kokoisia mikrodomaineja at kaksikerroksisen keskus [26] ei kerätä tukea puutteen vuoksi fyysisiä todisteita tällaisista verkkotunnuksia, jotka ovat vain ilmestynyt satunnaisesti [28 ], [29]. Selvä mobiili lipidejä

1H-NMR-signaalin johtuvat 60 nm sisäinen kalvo hiukkasia voitiin havaita TEM kuvia jäädyttää-murtunut soluihin [28]. Hiukkaset olivat erillisiä calveolae, ja signaali on näin ollen johtuvan mobiili lipidin hiukkanen koostuu TGLs ja steryyliestereiden [28]. Kuitenkin myöhemmin keskusteltu onko tällaista

1H-NMR signaali voi havaita hiukkasia tämän koon lainkaan, vaikkakin eri solulinjan [27]. Perustuen

1H-NMR-kokeet, Mountford ja Wright oli ehdottanut kalvo malli, jossa Lipidipartikkelit voidaan mahduttaa solukalvojen. Mountford ja Wright [26] väittivät, että suurin osa

1H-NMR-signaalin peräisin kalvo, mutta tämä on kiistetty jälkeen [25]. Simulaatiot raportoitu tässä työssä tarjoavat johdanto molekyylitason todisteet rakenteita, joissa TO voi todellakin olla läsnä sisällä kaksikerroksisen kalvot vapaasti pyllähdys muodossa ”mobiili lipidien”. Koko aggregaattien havaittu meidän simulaatioita ei ole yhtä suuri kuin 60 nm, yksinkertaisesti koska emme pystyneet mallintaa järjestelmiä riittävän suuri tällaisen aggregaatin muodostamiseksi. Siten simulaatioita antaa tukensa alkuperäismallisilla Mountford ja Wright, poikkeuksena että olemme haluttomia soittaa aggregaatteja ”verkkotunnukset”, koska niiden enimmäiskoko (toistaiseksi) on rajoitettu 17 nm. Lisäksi huomaamme, että aggregaatit ovat erittäin dynaaminen luonteeltaan, ja TO molekyylit voivat vaihtaa välillä yhteensä ja käyttöliittymän aikaan mittakaavassa mikrosekuntia.

pienistä pisaroita löytyy myös sytoplasmassa useita erilaisia nisäkkään ja hiivan solut, muodossa lipidipisaroita. Lipidipisaroita (LD), aikaisempi tarkastella pelkästään energian varastoja, on hiljattain tunnustettu soluorganellit. LD on ydin muodostuu neutraaleja lipidejä, jotka esim. in rasvasolut ovat suurimmaksi osaksi TGLs. Ydin on vuorattu Lipidiyksöiskerroksen, joka on peräisin äidin kalvon ER. Kuitenkin lipidikoostumus LD yksikerroksista eroaa ER kalvo. Yksikerroksiset on runsaasti fosfatidyylikoliini, fosfatidyylietanoliamiini ja fosfatidyyli kuten ER, mutta sisältää enemmän lysolipidit ja vapaa kolesteroli ja vähemmän sfingomyeliiniä ja fosfatidihappoa kuin äidin kalvo [44], [45]. Syinä rikastamiseen ja ehtyminen tiettyjen lipidilajien LD yksikerroksista eivät ole tiedossa. Yksi ehdotetuista teorioita on, että biogeneesille LD on ER kalvo tapahtuu erityisalueilla, tai verkkotunnuksia.