2.1。膜的总极性脂质提取gydF4y2Ba
脂质体的稳定性和物理性质由总从古生菌中提取的极性脂质(角度)已经被广泛的研究(综述[gydF4y2Ba
11gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
12gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
33gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
34gydF4y2Ba])。TPL提取包含二醚和四醚脂质。总的趋势表明,膜成为更稳定的四醚脂质摩尔分数的增加。作为一个例子,脂质体由二醚脂质等gydF4y2Ba
甲烷八叠球菌属mazeigydF4y2BaTPL (0 caldarchaeols wt %)对模拟人体胆汁不稳定而TPL从做的gydF4y2Ba
甲烷细菌属espanolaegydF4y2Ba在caldarchaeols (65%)gydF4y2Ba
热原体属acidophilumgydF4y2Ba在caldarchaeols(90%)相对更稳定gydF4y2Ba
35gydF4y2Ba]。溶质和水的渗透也减少内容的四醚脂质膜与热点角度增加(gydF4y2Ba
36gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
Sprott et al。gydF4y2Ba
37gydF4y2Ba)表明,脂质体archaeon物流公司签定了gydF4y2Ba
m . smithii AL1gydF4y2Ba可以当暴露在低pH值和高度fusogenicgydF4y2Ba
αgydF4y2Ba- - -gydF4y2Ba
βgydF4y2Ba
-glucosidases。建议,在低pH值(4.8),带正电的葡糖苷酶与阴离子磷脂gydF4y2Ba
m . smithiigydF4y2BaTPL,进而导致archaeosomes迅速聚合(gydF4y2Ba
37gydF4y2Ba]。聚合膜融合的先决条件。这个结果有点令人吃惊,因为之前的研究显示,四醚脂质体对fusogenic化合物(gydF4y2Ba
38gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba
40gydF4y2Ba]。TPL以来gydF4y2Ba
m . smithii AL1gydF4y2Ba包含大量的二醚,除了caldarchaeols (~ 40 wt %),上述强劲fusogenic活动可能来自于二醚组件。gydF4y2Ba
2.2。膜的部分纯化四醚脂质分数gydF4y2Ba
由于四醚thermoacidophiles控制脂类物种,和二醚的存在总极性脂质提取使得数据解释更加困难,这是研究细胞膜生物物理感兴趣的只有四醚脂质。脂质膜的物理性质的部分纯化archaeon极性脂质分数gydF4y2Ba
硫化叶菌solfataricusgydF4y2Ba了(gydF4y2Ba
11gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
34gydF4y2Ba]。在本节中,我们关注最近的研究制成的膜部分纯化极性脂质分数从archaeon孤立gydF4y2Ba
硫化叶菌acidocaldariusgydF4y2Ba。gydF4y2Ba
2.2.1。PLFEgydF4y2Ba
极性脂质分数E (PLFE)是一个主要的双四醚脂质(线下)中发现thermoacidophilic archaeongydF4y2Ba
美国acidocaldariusgydF4y2Ba(gydF4y2Ba
41gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
42gydF4y2Ba]。PLFE GDNT和GDGT(图的混合物gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba)。GDNT组件(~ PLFE总额的90%)包含磷的gydF4y2Ba
myogydF4y2Ba在甘油和肌醇gydF4y2Ba
βgydF4y2Ba
葡萄糖calditol一端,而GDGT组件(~ 10%的总PLFE)磷的gydF4y2Ba
myogydF4y2Ba肌醇甘油和连接gydF4y2Ba
βgydF4y2Ba
-D-galactosyl-D-glucose甘油骨架(图gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba)。这些脂类的非极性区域由一对40-carbon biphytanyl链,每一种都可能包含4环戊烷环(gydF4y2Ba
22gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
2.2.2。PLFE脂质体gydF4y2Ba
PLFE脂质可以形成稳定的单膜(~ 60 - 800 nm直径),multilamellar,巨大的单膜(~ 10 - 150gydF4y2Ba
μgydF4y2Ba
米)囊泡(gydF4y2Ba
40gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
41gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
43gydF4y2Ba]。的脂质囊泡横跨整个片状结构,形成单分子厚膜(gydF4y2Ba
44gydF4y2Ba),对比形成的双分子层结构单极二酯(或二醚)磷脂。相比,脂质体由二元酸酯或二醚脂质,PLFE脂质体膜表现出非凡的属性(了gydF4y2Ba
11gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
12gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
34gydF4y2Ba])。质子PLFE脂质体具有低渗透性和染料渗漏gydF4y2Ba
45gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
46gydF4y2Ba对高压灭菌法和Ca)、高稳定gydF4y2Ba2 +gydF4y2Ba全身的囊泡融合(gydF4y2Ba
40gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
47gydF4y2Ba),紧,刚性膜包装(gydF4y2Ba
43gydF4y2Ba),和低焓和体积变化与相变有关(gydF4y2Ba
48gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
49gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
众所周知,古细菌细胞生长温度的降低(gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
)减少环戊烷环的数量在古TLs (gydF4y2Ba
22gydF4y2Ba]。在的情况下gydF4y2Ba
美国acidocaldariusgydF4y2Ba,平均每四醚脂质分子的环戊烷环数量减少时从4.8到3.4gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
滴从82°C到65°C (gydF4y2Ba
23gydF4y2Ba]。最近的实验工作(见下文)的影响gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
推理地环戊烷环的数量,四醚脂质膜的物理性质。gydF4y2Ba
2.2.3。环戊烷环对PLFE脂质体的相行为的影响gydF4y2Ba
PLFE脂质体的相变的特点是x射线小角散射分析,红外和荧光光谱,差示扫描量热法(DSC)。PLFE脂质体展览两个thermally-induced lamellar-to-lamellar相变在~ 47-50°C和~ 60°C (gydF4y2Ba
34gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
43gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
48gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
49gydF4y2Ba)和相变lamellar-to-cubic ~ 74 - 78°C (gydF4y2Ba
48gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
49gydF4y2Ba)所有涉及小或没有体积变化所显示的压力扰动量热法(PPC) [gydF4y2Ba
49gydF4y2Ba]。量热学实验也表明,环戊烷环的数量dibiphytanyl链影响PLFE脂质体膜包装,因为脂质体源自不同的细胞生长温度显示不同的热力学性质(gydF4y2Ba
49gydF4y2Ba]。DSC允许我们确定焓变化(ΔgydF4y2Ba
HgydF4y2Ba)的相变。PPC,另一方面,使我们能够确定相对体积变化(gydF4y2Ba
ΔgydF4y2Ba
VgydF4y2Ba/gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba)相变和热膨胀系数(gydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
在每个温度)。gydF4y2Ba
PLFE脂质体来源于细胞种植在78°C, DSC热扫描展出一个吸热转变为46.7°C,这可以归因于lamellar-to-lamellar相变和Δ异常低gydF4y2Ba
HgydF4y2Ba(3.5焦每摩尔),相比,饱和的主要相变diacyl单极二酯脂质(如1,2-dimyristoyl -gydF4y2Ba
sngydF4y2Ba-glycero-3-phosphocholine DMPC)。PPC扫描显示,在这个过渡阶段,相对体积变化(ΔgydF4y2Ba
VgydF4y2Ba/gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba)膜非常小(~ 0.1%),远低于ΔgydF4y2Ba
VgydF4y2Ba/gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba值为2.8%的主要相变DMPC。Δ低gydF4y2Ba
HgydF4y2Ba和ΔgydF4y2Ba
VgydF4y2Ba/gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba值可能出现的限制gydF4y2Ba
transauchegydF4y2Badibiphytanyl链构象变化由于环戊烷环的存在,支甲基,跨越的脂质分子在整个膜(gydF4y2Ba
49gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
PLFE脂质体来源于细胞生长温度为65°C,也获得了类似的DSC和PPC配置文件。然而,较低的细胞生长温度产生Δ更高gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba/gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba(~ 0.25%)和ΔgydF4y2Ba
HgydF4y2Ba(14焦每摩尔)值lamellar-to-lamellar相变测量pH值2.1。温度较低的增长也产生更少的负温度的依赖关系gydF4y2Ba
αgydF4y2Ba。Δ的变化gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba/gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba,ΔgydF4y2Ba
HgydF4y2Ba,对温度的依赖关系gydF4y2Ba
αgydF4y2Ba可以归因于环戊烷环的数量的减少PLFE由于温度较低的增长gydF4y2Ba
49gydF4y2Ba]。减少数量的环戊烷环使膜减少紧张和刚性;因此,Δ更高gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba/gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba值是通过相变所示。gydF4y2Ba
2.2.4。环戊烷环对压缩性的影响和PLFE脂质体膜卷的波动gydF4y2Ba
绝热和等温压缩系数和相对体积波动PLFE脂质体已经决定通过量热法(DSC和PPC)和分子声学(超声波测速、密度计的使用)gydF4y2Ba
50gydF4y2Ba]。PLFE脂质体的压缩系数值较低,相比发现凝胶状态1,2-dipalmitoyl -gydF4y2Ba
sngydF4y2Ba-glycero-3-phosphocholine (DPPC) [gydF4y2Ba
50gydF4y2Ba]。的相对体积波动PLFE脂质体在任何给定的温度检查阻尼比的1.6 - -2.2倍DPPC脂质体(gydF4y2Ba
50gydF4y2Ba]。量波动密切相关溶质渗透在脂质膜(gydF4y2Ba
51gydF4y2Ba和膜组件的横向运动gydF4y2Ba
52gydF4y2Ba]。因此,低价值的相对体积波动解释为什么PLFE脂质体具有质子异常低渗透和染料渗漏gydF4y2Ba
45gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
46gydF4y2Ba)以及有限的横向流动,特别是在低温下(例如,< 26°C) (gydF4y2Ba
43gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
53gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
翟et al。gydF4y2Ba
6gydF4y2Ba)使用温度的增长gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
改变PLFE脂类的结构。他们决定PLFE脂质体的压缩性和体积波动源自不同的细胞生长温度(gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
= 68、76和81°C)。的压缩系数和体积波动值PLFE脂质体展览规模虽小但显著差异gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
。图gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba表明,绝热压缩gydF4y2Ba
(gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
)gydF4y2Ba
PLFE脂质体的变化显著gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
:gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
(gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
= 68°C) >gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
(gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
= 81°C) >gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
(gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
= 76°C)。等温压缩系数(gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
)gydF4y2Ba
,等温压缩系数gydF4y2Ba
(gydF4y2Ba
βgydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
)gydF4y2Ba
和相对量的波动,一个类似的,但有些不同,趋势是:(gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
= 68°C) > (gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
= 81°C)≥gydF4y2Ba
≈gydF4y2Ba(gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
= 76°C)。这些数据表明,在三个工作生长温度、生长温度为76°C会导致至少可压缩,和推理地最紧密PLFE脂质膜。注意,76°C的最佳生长温度范围gydF4y2Ba
美国acidocaldariusgydF4y2Ba(75 - 80°C, (gydF4y2Ba
54gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
55gydF4y2Ba])。这一发现表明,PLFE脂质体膜包装的数量会随环戊烷环以非线性的方式达到最大时紧张四醚脂质来源于细胞生长在最佳生长温度(gydF4y2Ba
6gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
绝热压缩gydF4y2Ba
(gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
)PLFE脂质体来源于细胞生长在三种不同温度下:68°C(黑色方块),76°C(圆圈),和81°C(开放的三角形)。实线:DPPC脂质体进行比较(取自[gydF4y2Ba
6gydF4y2Ba与许可,复制)。gydF4y2Ba
2.2.5。未来四醚脂质膜的物理性质的研究gydF4y2Ba
PLFE GDNT的混合物,GDGT-derived线下不同数量的环戊烷环。此外,在任何给定的温度增长,总有一个广泛分布的环戊烷环的数量。为了深入理解环戊烷环的影响体积压缩系数和膜的波动,这将是必要使用纯化古瓶就环戊烷环的数量和位置。据报道,完整的极性脂质(archaeols(二醚)和caldarchaeols (GDGT)) archaeongydF4y2Ba
热原体属acidophilumgydF4y2Ba可以用单一分离环戊烷环决议通过高效液相色谱法(HPLC)检测到蒸发光散射检测(gydF4y2Ba
26gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
56gydF4y2Ba]。然而,岛田等人的研究gydF4y2Ba
t . acidophilumgydF4y2Ba仅限于GDGT-based线下。分离完整古生菌瓶在单一环戊烷环的分辨率GDNT和GDGT-derived线下目前仍然是一个重大挑战。gydF4y2Ba
水解线下也可以分开使用正相高效液相色谱法与单一环戊烷环的分辨率和正离子大气压化学电离质谱(gydF4y2Ba
7gydF4y2Ba]。图gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba显示的结构cyclopentane-containing GDGT疏水核心archaeon之前确定gydF4y2Ba
硫化叶菌solfataricusgydF4y2Ba。这些结构是由质谱分析。化合物F′和G′(图gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba)报告为较小的组件gydF4y2Ba
美国solfataricusgydF4y2Ba(gydF4y2Ba
7gydF4y2Ba]。这些GDGT结构的相对分布因物种而异。的GDGT分数gydF4y2Ba
美国solfataricusgydF4y2Ba主要是那些结构(结构E和G,图吗gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba)或两个(F) biphytanyl与两个环戊烷环链。的分布GDGTs archaeon的提取gydF4y2Ba
m . sedulagydF4y2Ba是有些不同的。在这种情况下,分布是由结构包含一个或两个biphytanyls环戊烷环。物理特性制成的脂质体水解线下(没有糖和磷酸根)预计将获得的相同的脂质体的完整瓶(gydF4y2Ba
47gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
环戊烷环结构包含GDGTs之前报道存在于古生菌(gydF4y2Ba
7gydF4y2Ba]。环戊烷环的数量在第一和第二烃链在括号中表示。质荷比(gydF4y2Ba
m / zgydF4y2Ba)的质子化了的形式[M + H]gydF4y2Ba+gydF4y2Ba为每个结构也上市。gydF4y2Ba
2.2.6款。中断PLFE脂质体的稳定性gydF4y2Ba
而线下脂质体(比如PLFE脂质体)表现出显著的稳定性对许多化学和物理压力正如上面提到的,他们的稳定在一定条件下可以减毒或废除。最惊人的发现在这方面是PLFE脂质体成为过度受两个古细菌蛋白质的存在,即CdvA和ESCRT-III (ESCRT: endosomal排序所需的复杂的运输)(gydF4y2Ba
57gydF4y2Ba]。CdvA膜相互作用的蛋白质,结构形式在mid-cell类核前隔离。CdvA新兵ESCRT-III膜以帮助细胞分裂的最后步骤在某些种类的古生菌。负染色电镜显示广泛的变形PLFE脂质体的存在CdvA和ESCRT-III在一起,但不单独gydF4y2Ba
57gydF4y2Ba]。这一中断的分子机制还不清楚。gydF4y2Ba
“autoclavable PLFE脂质体。“然而,低pH值(< 4)和低盐浓度(< 50 mM)是高压灭菌法不宜PLFE-based脂质体(gydF4y2Ba
47gydF4y2Ba]。PLFE脂质体和PLFE-based隐形脂质体(例如,95年摩尔% PLFE, 3 mol % 1, 2-distearoyl -gydF4y2Ba
sngydF4y2Ba-glycerol-3-phosphoethanolamine-polyethylene乙二醇(2000)(DSPE-PEG(2000))和2摩尔% DSPE-PEG(2000)马来酰亚胺)非常稳定对pH值的4到10之间的高压灭菌法(gydF4y2Ba
47gydF4y2Ba]。这些脂质体保留他们的形貌和粒径大小对多个高压灭菌周期。一个高压蒸气养护周期指的是一个示例的孵化20分钟在121°C下~ 18 psi的蒸汽压力。然而,在pH值2 - 3,一个或两个高压蒸气养护周期似乎破坏这些脂质体膜,导致粒径显著增加(gydF4y2Ba
47gydF4y2Ba]。PLFE脂质体对染料渗漏有抵抗力比传统的凝胶状态二元酸酯脂质体在高盐、高压灭菌条件下。随着盐浓度下降160至40毫米,染料分子的百分比泄露从PLFE-based隐形脂质体后一个高压蒸气养护周期从10.8%上升到56.3% (gydF4y2Ba
47gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
正如所料,PLFE-based脂质体也可以表面活性剂而中断。表面活性剂n-tetradecyl——的影响gydF4y2Ba
βgydF4y2Ba-D-maltoside (TDM)单膜囊泡由PLFE和POPC (1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine单极双酯脂质)检查(gydF4y2Ba
58gydF4y2Ba]。TDM扰乱了POPC /胆固醇有效囊泡;然而,更高的TDM浓度(~ 10次)被要求扰乱PLFE / POPC囊泡。gydF4y2Ba
2.2.7。包装结构和性质PLFE单层电影传播在空气和水之间的界面gydF4y2Ba
影响细胞生长温度、子阶段的温度和pH值,压力和侧向电影PLFE脂质层在空气与界面检查使用x射线反射率(XRR)和掠入射x射线衍射(GIXD) [gydF4y2Ba
5gydF4y2Ba]。XRR和GIXD确定的垂直和水平结构层,分别。gydF4y2Ba
PLFE来源于细胞种植在76°C,总单层厚度30 ~被发现在所有层的XRR测量研究。这一发现表明,两头组的u型构象分子接触子阶段,是一个碳氢链地区伸出到空气中。类似的u型单层结构已报告在其他四醚脂质膜(gydF4y2Ba
59gydF4y2Ba]。然而,一些其他的研究(gydF4y2Ba
60gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
61年gydF4y2Ba]表明,u型和正直的构象可能共存的单层后同时或顺序发生蔓延的TL脂质水气接口。gydF4y2Ba
在子阶段温度10°C和20°C,大型、高结晶GIXD域观察;和晶体的厚度的单层略大于30,这表明一个紧凑的整个脂质单层包装,包括烃链和头部组织区域。区域/烃链PLFE (~ 19.3gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)发现GIXD显著低于DPPC (~ 23.2gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)或1,2-dipalmitoyl -gydF4y2Ba
sngydF4y2Ba-glycero-3-phosphoglycerol (DPPG) (~ 22.6gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)。事实上,两个烃链一个PLFE脂质和邻近的脂质分子的链采用一个非常严格的包装。gydF4y2Ba
PLFE脂质来源于细胞种植在更高的温度,一个稍微观察脂质dibiphytanyl链刚性结构。然而,生长温度、推理地环戊烷环的数量,并不影响的参数单位细胞GIXD测量。这表明,存在一个几乎相同的水晶包装的所有PLFE脂质研究,电影在高压力、膜包装主要是由脂质headgroup地区(gydF4y2Ba
5gydF4y2Ba]。有趣的是提到缺乏环戊烷环的双四醚脂质gydF4y2Ba
m . hungateigydF4y2Ba被建议的原因采用u型配置这些脂质单层膜在空气与接口gydF4y2Ba
62年gydF4y2Ba]。显然,环戊烷环的存在会妨碍dibiphytanyl烃链的弯曲形成u形配置。gydF4y2Ba