一种检测脂双层交插结构的有效方法——荧光偏振测量

脂双层的交插结构即呈双层排列的磷脂分子其脂酰链相互交错对插到对面分子层.交插结构只存在于脂的凝胶态,近年来它引起了广泛的注意,我们曾率先研究了交插结构脂双层对跨膜蛋白构象及功能的影响,故如何简易而有效地检测脂双层的交插结构是急待解决的问题.不少实验室对此进行了探索并发展了不少方法,如X射线衍射、顺磁共振、富里埃变换红外光谱及差示扫描量热法等.但这些方法有的操作复杂而难度大,有的不灵敏、不直观.如差示扫描量热法就只能反映宏观结构,并不能提供足够证据.最近,日本Masahito等又发展了一种灵敏的方法,即利用荧光探针来检测,但只能检测磷脂酰胆碱形成的交插结构.

DPPG脂双层的交插结构对兔肌质网(Ca^(2+)+Mg^(2+))-ATP酶的影响

自1935年以来,生物膜就被认为是连续自封闭的二维结构,其厚度等于2个磷脂分子的长度。1972年膜的流动镶嵌模型的建立以及近年来膜脂多型性的研究闸明了膜的一些基本结构。最近,通过对膜脂脂双层上酰基链结构的研究发现,在凝胶态,于相同方向上整齐排列的酰基链在一定条件下可以形成交错对插结构(简称交插结构)。这种结构又可分为全交插、混合交插和部分交插。交插结构的形成可由多种因素诱发,如脂酰链的不对称性。

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。

阿托品诱导DPPG脂质体形成交插结构

交插结构可能是生物膜系统中普遍存在的一种结构,它可能在膜中构成几个结构域(domain)来调节膜脂的流动性、通透性等物理性质,也可能通过改变结合于交插脂双层的膜蛋白的结构来行使生理功能。许多药物可以诱导非交插脂双层形成交插结构,例如可卡因和pindolol诱导磷脂酰胆碱、山莨菪诱导磷脂酰甘油形成交插脂双层结构。阿托品是与山莨菪碱同族的生物碱,是一种抗胆碱药物,它具有抑制腺体分泌、扩大瞳孔、解除胃肠和支气管平滑肌痉挛、解救有机磷中毒等功能。本文利用差式扫描量热(DSC)和荧光标记法研究了阿托品对二棕榈酰磷脂酰甘油(DPPG)的作用,证明阿托品可诱导DPPG脂质体形成交插结构。

山莨菪碱诱导DPPG/DMPC混合物系的交插结构

已报道山芭碧碱能够诱导DPPG脂质体形成交插结村，并捉出了药物－磷脂作用模型．现报道生物膜中普遍存在的DMPC不能被山莫著碱诱导形成交插结构，但 DPPG／DMPC混合物则能被山莫劳碱诱导形成交插结构．荧光偏振研究表明，当DMPC摩尔分数为 10％～50％时，DPPG／DMPC脂质体脂酞链末端插到对面分子层第 5个碳原子的位置，当 DMPC摩尔分数为觎O时，DPPGoMPC脂质体脂酞链末端插到对面分子层第10个碳原子的位置，当DMPC摩尔分数超过70％时，则不能发生交插而呈完全的非交插状态．差示扫描量热（peC）结果表明，DPPG和DMPC会形成一‘哟相”系统，彼此可以完全“互溶”，因此，DMPC可以伴随DPPG形成交插结构，反之亦然．

溶血磷脂对磷脂脂质体行为和结构的影响

利用差示量热扫描、荧光标记和X-射线衍射法测定了16:0溶血磷脂酰胆碱(LPC)、二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)混合脂质体的物化性质:脂双层相变温度、相变热熔、荧光偏振度、双层脂酰链的厚度,证明含有摩尔分数为14.1%和27.0%LPC的DPPC脂质体可以被LPC诱导呈交插脂双层结构,而交插的深度是LPC浓度的函数,当含量超过摩尔分数为30%LPC,混合脂质体趋向于微团化,脂双层膜结构逐渐被破坏,直至最后形成微团结构.