心磷脂蓝莓类结构的形成和演化.PDF

Vol.33 高等 学校 化 学 学报 No.1 2012年1月 摇 摇 摇 摇 摇 摇 CHEMICALJOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES摇 摇 摇 摇 摇 摇 188~192 心磷脂蓝莓类结构的形成和演化 1 1 2 陈摇 燕 ,李摇 莉 ,邱摇 枫 (1. 复旦大学分析测试中心,2. 高分子科学系,上海200433) 摘要摇 用共聚焦显微镜和光学显微镜研究了NaCl溶液中心磷脂蓝莓类结构的形成和演化过程. 研究发现, 在NaCl溶液(浓度0郾005~0郾25mol/ L)中,心磷脂海绵相的表面首先生成半球形的层状相微结构元胞,并逐 渐呈蜂窝状六角密堆积排列. 溶液中NaCl浓度的轻微增加驱使层状相与海绵相的界面由表面向海绵相内部 扩散,溶液中微弱流场的存在也会影响微结构元胞的形貌,最终形成蜂窝样网状结构、蓝莓样包状结构和蓝 莓样球状结构,统称蓝莓类结构. 由于心磷脂在线粒体内膜的拓扑结构转变中具有重要作用,因此相转变及 微结构形态演化的研究有助于进一步理解其在线粒体功能发挥中的作用机理. 关键词摇 心磷脂;蜂窝样结构;蓝莓样结构;海绵相;层状相 中图分类号摇 O631摇 摇 摇 摇 文献标识码摇 A摇 摇 摇 摇 DOI:10.3969/ j.issn.0251鄄0790.2012.01.032 [1,2] 心磷脂是生物膜中唯一头部带2个单位负电荷、尾部含4条酰基烃链的磷脂 ,其溶胀水合度、 亚相环境温度、离子种类与浓度及pH值等均可显著影响分子的有效体积,使之具有典型的结构多型 性质[3~7] ,在适当条件下分别呈现出层状相(L 相)、反六角相(H 相)和海绵相(L 相)等结构. 在哺 琢 域 3 [1] 乳动物细胞中,心磷脂主要富集在线粒体的内膜嵴和内外膜的连接处 ,在膜脂中所占摩尔分数为 9郾2%,是线粒体内膜拓扑结构转变的主要参与者[8~10] ,对细胞能量的产生起关键作用. 因此,研究心 磷脂在细胞的生理功能中的作用在生物、化学和物理等领域备受关注[1,3~7,11~14]. 但有关相态的研究 大多集中在心磷脂的层状相和反六角相结构上[6,15~17] ,研究者认为与线粒体功能态相关的拓扑结构转 变可能与这2种相态之间的转变有关,而关于海绵相相关的转变研究较少. 由于心磷脂海绵相的结构 参数非常小,各向同性且透光均匀,很难直观研究其动态变化. 在亚相溶液中对离子作用效应的研究 [18] 主要关注二价离子,而较少关注一价盐对心磷脂的相行为和自组装行为的影响 ,这是因为二价离子 的存在有利于反六角相结构的产生,而一价盐对上述相转变的作用不明显. 但一价盐可通过改变膜表 面的双电层结构及静电屏蔽效应来改变膜的弯曲刚性和自发曲率,尤其在NaCl溶液浓度为0郾005 ~ 0郾25 mol/ L时,带电膜的静电相互作用、静电屏蔽效应及膜的弯曲刚性等对一价盐的浓度非常敏感. 而线粒体在发挥功能时的形变及环境离子浓度变化比较复杂,因此,阐述一价盐对心磷脂相态和形态 的影响很有必要. 本文利用共聚焦显微镜和光学显微镜,研究了NaCl溶液中心磷脂自组装体结构的形 成和演化过程. 通过对磷脂的蓝莓类结构及海绵相向层状相转变的成核与生长机理的直观研究,为研 究心磷脂在线粒体拓扑结构转变中可能的组装结构变化提供模型依据. 1摇 实验部分 1.1摇 试剂与仪器 心磷脂(Cardiolipin, CL),美国Sigma 公司; 德克萨斯红修饰的二棕榈酰磷脂酰乙醇胺(TR鄄 DPPE),美国Molecular Probes公司;其它试剂均为分析纯;实验用水