Glycerides

23.2 faze cubice bicontinue Inverse în amestecurile fosfogliceride–colesterol: colesterolul ca inductor al fuziunii biomembranare și endocitoză

s-a explicat în secțiunea 22.3, privind polimorfismul lipidic și adoptarea topologiei mezostructurale nonlamelare, că colesterolul funcționează ca o altă componentă importantă (în afară de anumite gliceride) în „lipide-gliceride” microbule acoperite (LCM)/formulări de Nanoemulsie ” derivate din nanoparticule (CF. Secțiunile 17.1, 19.1, 21.2 și 22.2). Acest rol cheie al colesterolului este în concordanță cu datele publicate din studii experimentale conexe în care s-a constatat că colesterolul destabilizează straturile bilaterale ale unor fosfogliceride biologice comune și induce formarea fazelor lipidice nonlamelare (de exemplu, Ref. ). De asemenea, s-a afirmat mai devreme, în secțiunea 23.1, că Nieva și colab. a demonstrat o corelație directă între compozițiile bistrat lipidice care dau o fuziune optimă a membranei și cele care conduc la formarea unei faze cubice bicontinue inverse, identificate prin difracție de raze X (cf. Arbitru. ). Mai mult, în aceeași secțiune de mai sus, s-a subliniat că măsurătorile efectuate de Basanez și colab. ratele de fuziune a membranei (adică amestecarea conținutului lipozomilor lor) afișează un maxim la temperatura de tranziție lamelară-izotropă (q224 cubică). Acești anchetatori susțin că diferitele lor descoperiri servesc drept dovadă a implicării structurilor lipidice inversate, cum ar fi fazele cubice bicontinue inverse, în procesul de fuziune a membranei .

din toate constatările experimentale rezumate mai sus și argumentele fizico-chimice analizate împreună, s-ar putea aștepta în mod rezonabil să se găsească, în literatura experimentală, date relevante care ar oferi o indicație clară după cum urmează: colesterolul induce formarea fazelor cubice inverse în amestecuri cu fosfogliceride biologice și, prin urmare, probabil funcționează ca promotor al fuziunii biomembranare. Având în vedere această așteptare, este util să revizuim în detaliu o publicație recentă a lui Tenchov și colab. care prezintă dovezi directe, din difracția cu raze x, că colesterolul induce formarea de faze cubice bicontinue inverse în amestecuri cu fosfatidilcoline nesaturate (PCs). Acești cercetători subliniază că această constatare este un efect nou, nedescris anterior (Vezi mai jos) al colesterolului, care poate avea implicații importante pentru rolul său în fuziunea biomembranară. Ei explică faptul că PC-urile sunt principala clasă de fosfolipide din membranele biologice și, spre deosebire de fosfatidiletanolamine (PEs), PC-urile cu membrană sunt lipide „nonfusogene”. PC – urile nu pot forma faze inverse de la sine, în timp ce o capacitate inversă de formare a fazelor este corelată cu susceptibilitatea la fuziunea membranei (cf. Arbitru. ). Tenchov și colab. menținerea este, astfel, de interes clar că amestecurile de PC-uri nesaturate cu o altă lipidă biologică majoră a membranei, colesterolul, se pot transforma cu ușurință într-o fază cubică bicontinuă inversă. Ei afirmă în continuare că această constatare reduce cu siguranță și luminează într-un mod nou cerințele pentru prezența lipidelor „fusogene”, care formează faze inverse, care sunt capabile să facă o membrană fuzogenă. Deoarece formarea fazelor cubice inverse bicontinue este strâns corelată cu fuziunea membranei lipidice, rezultatele lor implică faptul că o membrană (biologică sau model) nu trebuie să aibă cantități mari de PE pentru a fi fusogenică; alternativ, concentrațiile mari de colesterol, cum ar fi cele găsite în membranele plasmatice, pot determina o lipidă refractară la fuziune să devină fusogenică . (Tenchov și colab. comentați că această situație este compatibilă cu efectele cunoscute ale colesterolului asupra fuziunii virale și cu cerința raportată de colesterol pentru fuziunea rapidă și eficientă, implicată în fuziunea granulelor corticale de arici de mare și exocitoză .)

Tenchov și colab. de asemenea, subliniați că formarea fazei cubice în amestecurile PC/colesterol (nesaturate) a prezentat o serie de caracteristici care sunt foarte similare cu cele observate anterior pentru dispersiile PE (cf. Arbitru. ). Pentru ambele tipuri de dispersii, fazele cubice sunt strâns asociate cu tranziția fazei hexagonale lamelare-inverse, iar formarea lor este indusă cel mai ușor prin răcirea fazei hexagonale inverse. O altă proprietate comună a acestor faze cubice PE și PC/colesterol (invers) este că formarea lor este accelerată și poate continua până la finalizare, numai în dispersii lipidice suficient diluate. (Datorită structurii lor geometrice specifice, spațiile cubice bicontinue inverse necesită volume apoase pentru dezvoltarea lor, care sunt mult mai mari decât așa-numita limită de apă în exces necesară pentru hidratarea completă a grupărilor polare lipidice (cf. Arbitru. ).) În plus, similar cu PEs, sistemele PC/colesterol lipide/apă sunt capabile să formeze toate cele trei tipuri de faze cubice bicontinue inverse, Im3m, Pn3m și Ia3d, în funcție de conținutul de lipide din dispersie. Acești investigatori afirmă că, odată cu creșterea conținutului de lipide de la 10% la 50% (w/v), sistemele (nesaturate) PC/colesterol lipide/apă au afișat o secvență de fază cubică Im3m Pn3m Ia3d, în concordanță cu o scădere a conținutului de apă din aceste trei faze . (Acești autori notează că, în conformitate cu constatările anterioare ale Templer și colab. , această secvență de fază pare a fi universală, deși nu toate cele trei faze cubice bicontinue inverse ar trebui să apară neapărat într-un sistem lipidic/apă dat.)

în cele din urmă, Tenchov și colab. explicați că în amestecurile ternare (lipidice), PC-urile saturate și sfingomielina sunt cunoscute pentru a împărți, împreună cu colesterolul, în domenii ordonate de lichide. Rezultatele lor sugerează că PC-urile nesaturate, care sunt excluse din aceste domenii rigide, ar putea forma domenii fuzogene separate cu colesterolul.

astfel de efecte duale ale colesterolului pot explica capacitatea aparent paradoxală a membranelor celulare de a forma simultan plasturi rigizi, cu curbură redusă, asemănătoare „plutei”, în timp ce încă pot suferi fuziune facilă a membranei-ca în endocitoză . (Acești autori comentează, de asemenea, că structura inelului tetraciclic al colesterolului este rigidă și, prin urmare, localizarea grupării hidroxil dictează orientarea predominantă a moleculei într-un strat cu membrană. Ei observă, de asemenea, că colesterolul are caracteristica unică printre lipidele membranare ale răsturnării rapide și, datorită grupului său mic (și neionic), o curbură negativă este ușurată de o acumulare de colesterol. Acest lucru facilitează îndoirea, o caracteristică esențială pentru membranele celulare, dar mai ales pentru cele care sunt în comunicare cu membrana de suprafață a celulei .) Având în vedere toate argumentele de mai sus, proporția semnificativă a colesterolului în formulările de nanoemulsie „LCM/derivate din nanoparticule” (cf. Secțiunile 17.1, 19.1, 21.2 și 22.2) pot, în consecință, să ofere o bază moleculară pentru facilitarea fizico-chimică adăugată (a se vedea mai jos) a endocitozei mediate de receptor a „nanoparticulelor lipid-mezofazice dispersate” descrise anterior (a se vedea secțiunea 20.3; cf. Capitolele 16-19).

Leave A Comment