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多肽诱导的巨型脂质体出芽和泄露行为
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O648[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]北京大学化学与分子工程学院,北京分子科学国家实验室,北京100871
  • 相关基金:国家自然科学基金(21074005,21174007)资助项目
中文摘要:

细胞膜与膜蛋白之间的相互作用与生命中许多过程息息相关.以巨型脂质体(GUV)和多肽分别作为细胞膜和膜蛋白的简化模型,我们设计了四种仅包含亮氨酸(L)和赖氨酸(K)的多肽,即K14、(KL2KL2K)2、(KL2KL3)2和K6L8,并对比研究了它们与中性和负电性脂质体的相互作用.电荷密度最高的K14只是涂层在脂质体表面,不破其囊泡结构,但能够引起负电性脂质体发生微相分离,属建设性相互作用.能够形成两亲性α螺旋的(KL2KL2K)2和(KL2KL3)2则引起脂质体发生泄露和破裂,属破坏性作用.但二者引起泄露的速率在中性脂质体和负电性脂质体中的结果恰好相反,说明泄露分两步进行:表面吸附多肽达到一定浓度,继而对膜进行干扰.表面活性剂型多肽K6L8的氨基酸组成与(KL2KL2K)2相同,但K6L8只是引起负电性脂质体发生泄露,造成中性脂质体发生外出芽.这些简单氨基酸造成的脂质体的复杂构象变化可以统一用静电和疏水相互作用在膜上的位置和强度来进行解释.这些结论对于深入理解膜蛋白的作用机理是有帮助的.

英文摘要:

The interactions between membrane proteins and cell membranes are critical in many life processes. Giant unilamellar vesicles(GUVs) and peptides are simple but effective models of membranes and membrane proteins, respectively. Here, we designed four peptides composed of lysine(K) and leucine(L)amino acids, K14,(KL2KL2K)2,(KL2KL3)2, and K6L8, and examined their interactions with neutral and negatively charged GUVs. The peptide K14 has the largest charge density and is able to coat the GUV surface without damaging its structure. Whereas, leakage is observed in both neutral and charged GUVs in the presence of(KL2KL2K)2 and(KL2KL3)2, which can form amphiphilic α-helices in hydrophobic environments. However, the leakage rates as a function of peptide concentration are reversed for the neutral and charged GUVs. Thus,leakage occurs in two steps: absorption of peptides on the surface up to a certain level, followed by disruption of the membrane. The peptide K6L8 has the same chemical composition as(KL2KL2K)2, but induces leakage only on negatively charged GUVs, while neutral GUVs undergo outward budding. Conformational changes of GUVs induced by simple peptides can be attributed to the working location(on the surface or inside the membrane), and the strength of electrostatic and hydrophobic interactions. Overall, the results provide a better understanding of membrane protein mechanisms.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781