大分子拥挤环境中脂肪酸影响磷脂囊泡相变的差示扫描量热研究

脂肪酸诱导的磷脂膜的热力学行为对于认识细胞内复杂的机制有着重要意义,而前人在研究脂肪酸与磷脂膜相互作用时大都在稀溶液中进行;拥挤环境下脂肪酸诱导磷脂膜的相变行为还未见报道。本文以二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱(DMPC)构建囊泡模型,采用差示扫描量热法系统地研究了在不同浓度、不同分子量的聚乙二醇(PEG)拥挤环境中不同结构的脂肪酸对DMPC磷脂囊泡相变的影响。研究结果表明,在拥挤环境中,PEG对纯的磷脂囊泡相变的影响与大分子的分子量和浓度相关。对于脂肪酸/磷脂囊泡(FA/DMPC),PEG的存在对囊泡相变产生显著影响。在所考察的分子量和浓度范围内,PEG使FA/DMPC囊泡相变增加。短链饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸原本使DPMC囊泡相变降低,但PEG缩小了降低幅度,甚至导致相变增加。进一步的研究表明,在大多数情况下,PEG对FA/DMPC的相变具有协作增强效应,且其影响均与大分子的分子量和浓度相关。另外,随着PEG浓度的升高,磷脂囊泡的协同单位数逐渐降低,表明拥挤环境会影响磷脂双分子层的均一性,使协同发生相变的分子数降低。本文的研究表明,大分子拥挤环境能够对扰动的磷脂双分子层起到一定的修复作用,这一现象在生物膜相关领域不可忽视。     

免标记地检测二元磷脂膜中磷脂分布的表面增强拉曼成像方法

以银纳米粒子自组装层为增强基底,我们报道了一种用于检测二元磷脂膜中具有相似结构磷脂分布的表面增强拉曼成像方法,这种方法具有免标记及花费低廉的优点.对探针分子对巯基苯胺（p-aminothiophenol）,实验中所用的银纳米粒子自组装层表现出强的表面增强拉曼活性及良好的重现性.原子力显微镜表征结果证明了完整的磷脂膜在银纳米粒子自组装层上的形成.以这种银自组装层为基底,我们得到了磷脂膜中二肉豆蔻酰磷脂酰甘油（DMPG）和二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱（DMPC）的表面增强拉曼光谱,并且利用DMPG的光谱特征峰,1482cm-1,区分这两种磷脂.而通过1482cm-1和1650cm-1的峰强比（R1482/1650）,可以同时得知在混合磷脂膜上某点这两种磷脂所占的比例：R1482/1650值的增加意味着DMPG的增加和DMPC的减少.磷脂膜的表面增强拉曼成像则是由R1482/1650值和对应的位置信息组合而得到,其成像结果表明了带电的磷脂DMPG在混合磷脂膜中的聚集.我们所报道的基于表面增强拉曼成像技术的方法提供了一种便利的、免标记的和花费低廉的途径来研究磷脂膜的结构,例如磷脂域和脂阀.     

支撑磷脂双层膜的研究进展

支撑磷脂双层膜(supported phospholipid bilayers,SPBs)是细胞膜研究中普及的模型,是固定生物活性物质的理想材料,不仅可以保持生物分子的活性,还能有效抑制其他生物分子的非特异性吸附,在跨膜蛋白、仿生膜、水处理、生物医学和生物传感器等研究领域具有广泛的应用前景。本文介绍了支撑磷脂双层膜的表征方法和制备方法,包括Langmuir Blodgett(LB)膜提拉法、囊泡融合法和LB膜提拉法与囊泡融合联合法;详细阐述了囊泡融合法制备SPBs的机理;综述了囊泡融合法制备SPBs的影响因素,包括囊泡浓度、缓冲溶液、温度、囊泡和基底表面电荷等因素;列举了支撑磷脂膜的应用,并展望了支撑磷脂双层膜的研究趋势。     

磷脂膜的相行为对氧化石墨烯与磷脂膜相互作用的影响

通过使用不同相变温度的磷脂分子并调节二者的比例构筑了不同相态的磷脂膜, 并利用表面增强红外光谱和激光共聚焦显微镜研究了磷脂膜的相行为对氧化石墨烯和磷脂膜相互作用的影响. 结果表明, 氧化石墨烯对磷脂膜中磷脂分子的抽提作用具有显著的相态选择性, 其选择性地抽提流动相的磷脂分子; 氧化石墨烯对流动相磷脂的抽提作用受到膜中凝胶相磷脂存在比例的影响, 只有在流动相磷脂分子占磷脂膜中磷脂分子的绝大部分时才能够发生抽提作用, 且只有流动相的磷脂分子被抽提.     

盐浓度及磷脂分子结构对多组分带电膜弯曲刚性的影响

磷脂膜弯曲刚性模量很难直接测量, 本实验用循环冻融法制备尺寸大小与膜弯曲刚性相关的熵稳定单层囊泡. 粒度仪测量发现, 囊泡尺寸随盐浓度增加呈现先剧烈减小然后缓慢增加的分段变化规律. 但当组分中含有头部带电同时尾链带有不饱和键的二油酰磷脂酰甘油酯时, 囊泡尺寸却在较大的盐浓度范围内不出现回升. 囊泡膜的负Zeta-电势绝对值均表现为先急剧减小然后趋于平稳的变化规律, 数值大小只与带电组分的含量有关. 而对直接水合法制备的多层囊泡的统计发现, 囊泡尺寸随盐浓度增加急剧减小, 随后趋于稳定值, 均不随分子组合变化而回升. 结果表明在不同的盐浓度范围里, 主导磷脂膜弯曲刚性模量的因素不同. 低盐浓度的体系, 静电屏蔽效应为主导因素; 高盐浓度的体系, 膜双电层中反离子的分布起主导作用. 磷脂分子头部与尾部的不同结构组合会影响膜双电层, 使膜的弯曲刚性不同. 多层囊泡体系中, 高盐浓度下膜的热涨落掩盖了分子结构及双电层分布差异对膜弯曲刚性的影响.     

脂双层交插结构对人红细胞膜带3蛋白的作用

本文通过将人红细胞膜的阴离子通道——带3蛋白重组于不同的磷脂囊泡来研究脂双层的交插结构对膜内部蛋白构象及功能的影响。用多粘菌素B或三羟甲基氨基甲烷(Tris~+)来诱导DPPG/band3或DPPG/DMPC/band3囊泡形成脂酰链相互交错对插的脂双层(简称交插结构),通过高灵敏的差示量热扫描来检测脂囊泡的结构特征。荧光研究表明交插的脂双层能够增强重组带3蛋白的内源荧光强度并降低蛋白上色氨酸残基的暴露程度,而且随着脂双层交插结构与非交插结构的相互转变,重组带3的构象也发生可逆变化。通过囊泡对~(35)SO_4~(2-)的转运实验表明交插的DPPG脂双层使带3基本丧失转运功能。     

DMPC与蛋白质在气-液界面上复合组装过程研究

对磷脂DMPC与蛋白质(β-lactoglobulin,β-casein或humanserumalbumin)组成的复合单分子膜在压缩过程中的相变进行了研究,同时通过Brewster角显微镜观察了磷脂与蛋白质在空气-水界面处发生的自组装过程。发现当低表面压时在DMPC/β-casein,DMPC/humanserumalbumin和DMPC/β-lactoglobulin复合单分子膜上分别出现线状和块状微区,而在较高表面压时只有DMPC/β-casein体系出现钩状的微区。说明微区的形貌与蛋白质的种类及构象变化有关。     

pH对磷脂膜中Slc11a1跨膜区二级结构和取向的影响

采用圆二色光谱、 荧光光谱、 红外衰减全反射光谱和差示扫描量热分析等方法对不同pH条件下膜蛋白Slc11a1(溶质转运蛋白家族11成员1)的第二、 第三和第四跨膜区(TMD2~TMD4)在磷脂膜[二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱(DMPC)和二肉豆蔻酰磷脂酰甘油(DMPG)的摩尔比为2∶1]中的二级结构和取向进行了研究. 结果表明, TMD3的二级结构及在磷脂膜内的位置与pH密切相关, 在pH=7时TMD3主要为β股结构, 在膜中埋入较浅; 而在pH=5.5时TMD3形成部分α螺旋结构, 并较深地埋入膜中. 对TMD3进行E139A突变后的结果证明, TMD3的这些性质与位于中间的谷氨酸的质子化性质密切相关. 实验结果还表明, TMD2和TMD4在不同pH条件下都形成α螺旋结构并分别以26°和35°的倾斜角插入磷脂膜内, 它们在磷脂膜内的位置基本不受pH影响.     

聚联乙炔囊泡负载的Bola型两亲分子识别三聚氰胺过程中Chaotrope促进型显色机制及热力学

用聚联乙炔囊泡为载体,将bola型两亲分子1,12-二乳清酸十二胺盐(DDO)对三聚氰胺的分子识别作用用肉眼可见的颜色变化显示出来.通过比较不同碳链长度的聚联乙炔囊泡对分子识别过程的反映,发现二十三烷基-2.4-二炔酸(TCDA)囊泡的显色灵敏度较高.研究表明,TCDA肉眼可见的颜色变化来自于DDO与三聚氰胺多重氢键的形成以及溶液环境中水结构的变化.为了更好地理解显色机理,用差示扫描量热(DSC)仪详细研究了分子识别过程中聚联乙炔囊泡的相变行为及热力学参数.结果表明:TCDA囊泡和带有识别分子的DDO/TCDA囊泡在三聚氰胺存在下,相变温度Tm均向高温方向移动,并且,随三聚氰胺浓度的增加,Tm值逐渐增大直至囊泡瓦解;但是Tm值的变化没有与囊泡变色必然关联,仅仅DDO/TCDA囊泡具有变色现象,而且,只有当三聚氰胺的浓度超过分子识别氢键形成所需理论量时,肉眼才能可见明显的由蓝到红的颜色变化.为了理解溶液中过量的三聚氰胺对囊泡变色的作用,选用蔗糖和尿素作为典型的水结构促进剂和水结构破坏剂(chaotrope),详细研究了它们对聚联乙炔囊泡反映分子识别过程中相变温度的影响及显色规律.结果表明,过量的三聚氰胺在溶液中起到类似尿素水结构破坏剂的作用.这种作用和分子识别过程中多重氢键的形成对聚联乙炔囊泡的变色缺一不可.本研究首次揭示了由水结构破坏剂参与的聚联乙炔囊泡变色机理,有助于理解共轭聚合物热相变过程中的Hofmeister效应.     

微生物脂肽与磷脂的混合单分子膜性质

研究了一种微生物脂肽--表面活性素与二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱(DMPC)在气,液界面形成的混合单分子膜性质.测定了混合单分子膜的表面压.分子面积(л-A)曲线,根据л-A曲线获得了不同表面压下混合单分子膜的过剩面积(Aex)和混合过剩自由能(△Gmex)与混合单分子膜中表面活性素摩尔分数的关系.Aex和△Gmex的计算结果均表明,表面活性素与DMPC在纯水亚相上形成的混合单分子膜中不相容,二者之间 的相互作用主要是排斥力.通过原子力显微镜观察了在表面压15mN/m下的混合单分子膜的LB膜,发现表面活性素与DMPC发生了微相分离,说明二者在混合膜中的烷基链取向不同,这可能是二者发生排斥作用的主要原因之一.此外,还研究了亚相pH对混合单分子膜相容性的影响,发现表面活性素与DMPC在混合单分子膜中的相容性在碱性环境下增强,这可能与二者极性头基之间的相互作用有关.     

大豆磷脂中磷脂酰胆碱的脂肪酸组成分析

1　引　　言磷脂是生物膜的主要成分 ,是由甘油骨架、极性基团和不饱和脂肪酸组成的脂质类化合物。磷脂种类 (ＰＣ ,ＰＥ等 )的化学组成决定磷脂的物理特性 ,进而影响生物膜的功能。研究表明 :磷脂脂肪基团中不饱和碳 碳键是决定其相变温度的关键因素 ,同时 ,环境因素影响磷脂的脂肪酸组成 ,随环境温度的变化 ,磷脂的脂肪酸组成也作出相应的调整。因此 ,测定磷脂酰胆碱的脂肪酸组成 ,对研究大豆的遗传性及环境因素对其所造成的影响具有重要意义。磷脂脂肪酸组成的分析已有报道 ,但对于大豆磷脂酰胆碱脂肪酸组成的分析国内至今未见报道。本…     

二价阳离子诱导细胞膜融合的和频光谱研究（英文）

细胞膜融合是一种重要的基础生物学过程,细胞的很多生物学功能都涉及到细胞膜的融合.二价阳离子可以通过与带负电磷脂的结合诱导磷脂膜的融合,然而,其详细的分子学机制目前还不太清楚.本文应用表/界面敏感的和频振动光谱结合动态光散射实验研究了磷脂分子层对二价金属离子(如Ca²⁺和Mg²⁺)暴露的响应.动态光散射实验测量的粒度分布结果显示Ca²⁺可以诱导囊泡间融合,而Mg²⁺的介导却不能导致磷脂膜的融合.为了应用和频光谱研究磷脂分子不同基团对金属离子的响应,本文设计了十八烷基三氯硅烷自组装单分子层/磷脂单分子层组成的混合模型膜系统进行和频振动光谱实验.实验发现,相比于Mg²⁺,Ca²⁺与磷脂头部基团PO₂^-有更强烈地相互作用,会更容易诱导细胞膜融合.和频光谱实验还显示,虽然两种金属阳离子没有与磷脂中C=O基团直接连接.但是Ca²⁺/Mg²⁺-PO₂^-...     

磷脂膜色谱及其在药物跨膜转运评价中的应用

磷脂膜色谱是固态基质上的有序磷脂分子单层体系采用色谱学方法仿真药物与细胞膜相互作用过程,可用来评价药物的细胞膜渗透性和活性。硅胶表面上的磷脂单分子层模拟了单层细胞膜,因此药物的磷脂膜色谱保留行为可用于预测药物与细胞膜的相互作用。目前考察药物跨膜转运的模型主要有正辛醇/水系统、脂质体/水系统、反相色谱（ODS）以及磷脂膜色谱。与前述3种系统比较,磷脂膜色谱除了具有高效、简便等特点外,同时能模拟药物与生物膜之间疏水作用力以外的其他作用力,因此对磷脂膜色谱的研究也越来越深入。由于药物细胞膜渗透性对其有效性和安全性起着关键作用,因此磷脂膜色谱在新药研发早期阶段的介入可以有效地降低后期候选药物的淘汰率,提高新药的研发效率。该文就磷脂膜色谱的研究及在药物跨膜转运评价中的应用进行了综述。     

耗散粒子动力学研究片状双层——囊泡转变

片状双层是囊泡自发形成过程中的重要中间态,由片状双层向囊泡的转变机理一直未被认清．本文以磷脂分子DMPC作为模拟对象,采用普适性的粗粒化模型和耗散粒子动力学模拟方法,以体系粒子无序分布和无应力片状双层作为初态,对水溶液中片状双层——囊泡的转变过程进行了深入研究．发现尾-水粒子间憎水作用能最小化是片状双层卷曲形成囊泡的微观本质．囊泡的双分子层为二维流体．此外还得到了囊泡上粒子的位置分布和化学键排列取向等方面的结构信息．     

自组装ITO/双层磷脂膜的制备及其光电行为研究

在ITO(Indium-tin-oxide)导电玻璃电极上制备上自组装双层磷脂膜和经C60修饰的双层磷脂膜,研究了这种自组装双层磷脂膜的光电行为,考察了偏压、溶液中的给体和受体的浓度对自组装膜光电流强度的影响,讨论了C60分子对光电子跨膜传递过程的促进作用。     

反应性H形嵌段共聚物的合成和自组装

以2,2′-(α-溴异丁酰氧基甲基)丙酰氯与Mn分别为4000和2×104的双端羟基聚乙二醇(PEG)进行酯化反应,制得了含4个端溴的PEG大分子引发剂.它在溴化亚铜/2,2′-联吡啶的存在下,在甲醇中,引发甲基丙烯酸3-三甲氧基硅丙酯(TMSPMA)单体进行原子转移自由基聚合(ATRP),得到两个不同分子量的H形嵌段共聚物Sam 1和Sam 2.其结构和分子量及分布用核磁共振氢谱及GPC表征.用TEM研究它们在N,N-二甲基甲酰胺和水混合溶剂中的自组装行为.组成为(EG)91-b-(TMSPMA)92的Sam 1生成复合囊泡;组成为(EG)455-b-(TMSPMA)176的Sam 2形成大的囊泡聚集体.     

金(111)电极表面浮动磷脂双层膜的原位偏振红外反射光谱研究(英文)

应用电化学原位偏振红外反射光谱法研究了构建于金(111)电极表面的浮动磷脂双层膜.金电极表面先自组装一层巯基葡萄糖单层来增加表面的亲水性,浮动磷脂双层膜通过LB-LS技术构建在巯基葡萄糖单层上.双层膜由双肉豆蔻磷脂酰胆碱(DMPC)、胆固醇和神经节苷脂GM1构成.GM1分子中的糖链可以物理吸附在巯基葡萄糖表面,在双层膜和基底间形成一个富含水的隔层.红外光谱表明浮动双层膜中的DMPC分子比传统的支撑双层膜中的DMPC分子有更强的水合作用,证实了双层膜和基底间水层的存在.该浮动双层膜更接近于实际的生物膜体系,并且在金电极表面有宽的电位区间,非常适于进一步的离子通道蛋白质研究.     

磷脂单分子膜普适状态方程研究

从现有的磷脂单分子膜状态方程入手, 以磷脂临界相变面积(A_c)和相变温度(T_c)为参比, 引入对比面积(A_r), 对比温度(T_r), 并通过分析磷脂分子间作用力和底液分子与磷脂分子间作用力的影响, 提出了第三参数——相对铺展因子的概念, 导出了磷脂单分子膜普适状态方程. 运用1,2-二豆蔻酰基-sn-丙三基-3-磷脂酸, 1,2-二豆蔻酰基-sn-丙三基-3-磷脂酰胆碱, 1,2-二棕榈酰基-sn-丙三基-3-磷脂酰胆碱等磷脂单分子膜的实验数据进行一致性校验的结果表明, 该模型在扩展膜(LE)直至凝聚膜(LC)的整个区域均能较好地描述磷脂单分子膜的π-A曲线. 所获得的各磷脂的相对铺展因子绝对值直接表明了该物质的成膜特性.     

F-肌动蛋白与负电荷磷脂膜的相互作用研究

细胞膜的内膜含有大量的负电荷磷脂,研究F-肌动蛋白与负电荷磷脂的相互作用将有助于更深入地了解细胞骨架与细胞膜的体内相互作用机制.在金片和金电极上分别构建了负电荷磷脂的杂化双层磷脂膜,通过表面等离子体共振方法(SPR)和电化学阻抗技术研究了F-肌动蛋白与负电荷磷脂膜的相互作用.结果表明,F-肌动蛋白可以在没有中间联系蛋白的情况下,直接与负电荷磷脂膜发生相互作用.钙离子可以有效地促进它们的相互作用,表明钙离子在其中发挥了重要作用.高浓度的KCl显著抑制它们的相互作用,表明这种相互作用主要受静电作用影响.实验结果进一步证明在F-肌动蛋白与负电荷磷脂膜相互作用时,除了可以通过其它蛋白发生间接相互作用外,还可以与磷脂膜发生直接的相互作用.     

仿生信号转导体系的构建:囊泡表面磷脂信号分子诱发的乳酸脱氢酶的激活

以细胞肌醇磷脂信号转导途径为原型,在合成肽脂囊泡(人工细胞膜模型)上,利用天然磷脂为信号分子,成功地激活了处于囊泡表面的乳酸脱氢酶．为此,将1,2-二-十四烷基磷脂酰乙醇胺等天然磷脂嵌入合成肽脂N,N-二-十六烷基-N^a-6-三甲胺基己酰基-L-甘氨酰胺囊泡中,制备了稳定的混合双层膜囊泡,用透射电子显微照相、动态光散射及差示扫描量热等手段确认了混合囊泡的形态及粒径分布．以磷酸吡哆醛等维生素B6类化合物为信号分子激活剂,利用它们与天然磷脂形成复合体,进而与Cu^2 形成强的金属配合物的性质,实现了对处于囊泡表面、被Cu^2 抑制的乳酸脱氢酶的激活,构建了一个新的仿生信号转导体系．紫外一可见光谱实验证实了以上结果．此外,结果还表明囊泡表面的疏水作用和静电引力是促进天然磷脂一磷酸吡哆醛复合体形成的主要因素．囊泡表面的疏水微环境作为反应场是构建此仿生信号转导体系不可缺少的要素．