Mesoscopic models of lipid bilayers and bilayers with embedded ...

132 Samenvatting
als model voor verdovingsmiddelen, met de lipide bilagen. We laten zien dat de
verdeling van kleine opgeloste molekulen in een bilaag hoofdzakelijk bepaald wordt
door chemische affiniteit, d.w.z. door de mate van hydrofobiciteit van de opgeloste
stoffen. Maar we vonden ook een ander effekt; deze molekulen zitten bij voorkeur
op een plek in de bilaag waar het drukprofiel lokale minima heeft. Deze observaties
kunnen helpen om de verdeling van molekulen, zoals narcotica, in de dubbellaag
te voorspellen. Bovendien laten we zien dat, als de molekulen in de kopgroep regio
van de bilaag zitten, ze de lokale druk in dit gebied sterk verlagen. Aangezien
verdovingsmiddelen ook opgenomen worden in het grensvlak gebied van de bilaag,
postuleren we dat deze molekulen de aktiviteit van membraan eiwitten kunnen reguleren
door veranderingen in de drukverdeling.
De hydrofobe “mismatch”
In Hoofdstuk 7 breiden we het grofkorrelige model uit en passen het toe op de studie
van lipide bilagen met ingesloten eiwitten, bij lage verhoudingen van eiwit : lipide.
In het bijzonder onderzoeken we de hydrofobe “mismatch”.
Het is voorgesteld dat het bij elkaar passen van de hydrofobe dikte van de lipide
bilaag en de hydrofobe lengte van integrale membraan eiwitten, een algemeen fysisch
principe is, waarop de lipide-eiwit interaktie in celmembranen is gebaseerd.
De energetische kosten van het blootstellen van polaire groepen aan koolwaterstof
ketens of eiwit residuen, is zo hoog dat het hydrofobe deel van de lipide bilaag zou
moeten passen bij het hydrofobe domein van membraan-eiwitten. De resultaten van
een aantal onderzoeken hebben inderdaad uitgewezen dat de hydrofobe “matching”,
in relatie met de lipide eiwit interakties, en daarom met membraan organisatie en biologische
funktie, relevant is. Om deze zaken aan te pakken, bestuderen we bilagen
met één ingesloten eiwit, dat kan varieren in grootte en hydrofobe lengte.
We berekenen de coherentie lengte voor de eiwit-geinduceerde ruimtelijke fluktuaties,
and kwantificeren deze in termen van een verval lengte van het hydrofobe
dikte profiel van de lipide bilaag rond het eiwit. Deze grootheid is niet toegankelijk
voor experi-mentele metingen, maar kan belangrijk zijn bij het bepalen van de
strekking van de eiwit-geinduceerded perturbatie, en kan relevant zijn bij het voorspellen
van lipide-bemiddelde eiwit-eiwit interaktie en aggregatie. We vinden dat
de eiwit-geinduceerde lipide perturbatie afhangt van de mismatch en van de temperatuur
van het systeem, en dat een eiwit-grootte afhankelijkheid verschijnt voor
waarden van de temperatuur die van boven de overgangstemperatuur van de pure
lipide bilaag benaderen, d.w.z. in de vloeibare fase van het systeem.
Een interessant en onverwacht resultaat van dit onderzoek is dat we vinden dat,
voor grote “mismatch” condities, hetzij positief, hetzij negatief, en voor grote eiwitten,
het verval van de eiwit-geinduceerde perturbatie met de dikte van de bilaag,
niet exponentieel van aard is, zoals vroeger werd voorspeld door roostermodellen.
In plaats daarvan vinden we een niet-monotoon verval. In het gebied naast het ge-