単一鎖両親媒性分子を含むリポソーム、特に脂肪酸、一本鎖両親媒性分子のユニークな化学的性質によるこれらの含まれている diacylphospholipids と比較して異なるプロパティを示します。ここで準備、精製、および一部で構成されるリポソームの使用またはこれらの両親媒性分子の全体のための手法について述べる。
単一鎖両親媒性分子を含むリポソーム、特に脂肪酸、これらの両親媒性分子のユニークな化学的性質による diacylphospholipids を含むと比較して異なるプロパティを示します。特に、脂肪酸リポソームは、単一鎖両親媒性の比較的高い容解性のための動的キャラクターを強化します。同様に、遊離脂肪酸を含むリポソームはカルボン酸頭部基と金属イオンとの間の強い相互作用のための塩と 2価陽イオンにより敏感です。ここでは、準備、浄化、および一部で構成されるリポソームの使用または単一のチェーン両親媒性物質 (例えばオレイン酸) の全体のためのテクニックを示しています。
リポソーム、または小胞-両親媒性脂質の二重膜で囲まれた区画 – は、多数のバイオメディカル分野で、配送車両の合成開発、医薬品、細胞膜のモデルとして、使用を発見しました。セルです。私たちと他の人も初期の生活の中の原始的な細胞膜のモデルとしてリポソームを採用しています。1,2,3,4通常、このようなシステムを用いてこれらの分子は近代的な電池を採用コード化された蛋白質の酵素の利点なしで合成するより簡単な (例えばオレイン酸)、1 つだけ脂質炭化水素の尾を含む単一鎖両親媒性物質。
単一鎖脂質から成るリポソーム diacylphospholipids から形成されたものと類似している (例えば1-パルミトイル-2-オレオイル –sn– グリセロホスファチジン-3-phosphocholine、または POPC) 境界は二重膜で構成されるという点で。リポソームの脂質のいずれかのクラスから形成された溶存ペイロードを保持することができますと、縮小・異なった技術によって精製できます。単一鎖脂質のユニークな化学的特徴からいくつかの重要な違いの結果。リン脂質によって形成される小胞は、脂肪酸小胞、小胞の準備のためある特定の pH のバッファーを必要とする中性ないし弱塩基性 pH (ca. 7-9) で安定しているだけ広い pH 範囲で安定しています。ほとんどの時間、区分の生化学的な反作用または単純な蛍光染料 (例えばカルセインのため、このバッファーは小胞のカプセル化、どちらかの材料 (例えばRNA) をすることができます特定の水溶性分子を含めることができますも) 小胞のキャラクタリゼーションのため。
のみ 1 つの炭化水素の鎖の存在は、両方の溶質をより透過性だけでなくよりダイナミックな膜を生成します。また、カルボン酸頭のグループ (例えばMg2 +) 塩と 2価の陽イオンの存在に敏感な小胞の脂肪酸の結果に存在。マグネシウムは、まだ生命の起源研究の生化学反応を触媒するため最も重要な二価のカチオン類のひとつです。洗練された蛋白質の酵素の進化前の初期の人生の RNA 自己複製を触媒を実行するデュアル機能のための支配的な高分子であったかもしれません。マグネシウム必要とする RNA の 1 つの代表的な例は関連の反応は非酵素的 RNA コピー、1960 年代に初めて明らかにしました。5化学的に活性化された RNA ヌクレオチド (すなわち2 反応に対する生体のヌクレオチド) は複雑な既存プライマー テンプレートにバインド、プライマーの 3′ ヒドロキシル グループ攻撃を転置するため隣接する活性モノマーの 5′ リン酸残してグループ (すなわち2-methylimidazole)、およびフォーム新しいのリン酸ジエステルが付着します。この RNA のコピーの化学では、高濃度 Mg2 +、脂肪酸吹き込むと互換性があるためにキレート環を作る必要がある必要があります。6別の Mg2 +-依存性反応は、おそらく最も特徴付けられる触媒 RNA であるハンマー ヘッド型リボザイムによって触媒されます。2 つの短いオリゴヌクレオチドから再構成することができる、このリボザイムは、ゲルの転位によって監視に便利です自己開裂反応を実行します。など、それは頻繁にモデル リボザイムとして生命の起源の研究で採用です。7リガンド非結合状態のマグネシウムのこのリボザイムによって要件によるリポソームでマグネシウムに安定している脂肪酸グリセロール エステル脂肪酸の混合物で構成されています。8,9でこのプロトコルを提案手法を我々 は準備、操作、これらの小胞のキャラクタリゼーションを開発し、ホスト非酵素 RNA のコピーとハンマー ヘッド型リボザイムに吹き込むとしてこれらの小胞のアプリケーションを示す触媒。
脂肪酸から形成されるリポソームは、高透磁率、動的プロパティによる原始細胞の潜在的なモデルとして多くの人に提案されています。単鎖脂肪酸のカルボキシル ヘッドのみを自己制限 pH 範囲内膜に許可し、結果膜、塩の存在に非常に敏感。その結果、脂肪酸小胞異なる準備およびリン脂質ベシクルと比較してメソッドの処理が必要です。
このプロトコルでは、リポソームを形成する例としてオレイン酸を使用して他のロング チェーン不飽和脂肪酸 (C14) 及びその誘導体 (ca. ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、および対応するアルコールとグリセリンのエステル) も小胞を形成総脂質濃度は、cmc と水分補給バッファー pH の上がある限り薄膜水分補給方法を次は、膜内脂肪酸の pKa に近いです。トリス塩酸バッファーは、このプロトコルで使用する以外他のバッファー システム (ca. ビシン、リン酸、ホウ酸塩) はリン酸塩やホウ酸バッファーで形成される小胞は通常かなり漏れ13脂肪酸小胞形成をサポートする報告されました。水分補給後結果脂肪酸小胞は多と多重が、前述の押し出しによって小さな径ベシクルに簡単に変換されます。小さい小胞を生成するための代替方法として超音波処理と比較して、押出は、別孔サイズの膜を適用することによって小胞サイズのコントロールのより多くのオプションを提供します。押出後小胞は膜の孔径よりやや大きい通常が、押出成形サイクルの数を増加させると、狭いサイズ分布と膜孔径に近い平均サイズ小胞を得ることができます。
機能作成を合成するために脂肪酸小胞はホスト特定の生化学的な反作用は、RNA または他のビルディング ブロックのカプセル化に起因する必要があります。薄膜水分補給方法は、目的の内包物を含むフォーム小胞に簡単な方法を提供します。ただし、カプセル化効率は比較的低い、RNA など貴重な資料の大部分は浄化プロセスの間に通常失われます。いくつかのケースで、押出の前に繰り返し凍結融解によってカプセル化効率を控えめに改善できます。マイクロりん脂質リポソームの高収率作製法脂肪酸小胞類似方法がまだ開発されていませんがほぼ 100% カプセル化効率を可能にします。
反応速度の精度に影響を与える可能性があります素材をカプセル化処理キレート化無料 Mg2 +、その後マグネシウムのソリューション、及び再精製各時点の除去を保証する前に浄化と吹き込む流出しました。ベシクル内測定。各浄化は、良好な分離を達成するために、小胞の分数を収集するために、少なくとも 10 分を取る、ので高速反応の解析は困難であり、反応は列及び再精製する前に停止する必要があります。
ここでは提示プロトコルはよく模倣して原始的な細胞で発生する反応をホストする脂肪酸リポソームの構築に適しています。私達のプロトコルはまた、生体の配信システムとその他の生化学的な反作用のバイオリアクターの開発の潜在的なアプリケーションを有効にします。
The authors have nothing to disclose.
溶接学会概要は、ハワード ヒューズ医学研究所の研究員です。この仕事は一部に溶接学会概要にサイモンズ財団から助成金 (290363) によって支えられました。A.E.E. と K.P.A. の両方は、ミネソタ大学スタートアップ資金からサポートを認めます。
sephorose 4B | SIGMA-ALDRICH INC | 4B200 | |
calcein | SIGMA-ALDRICH INC | C0875-10G | |
tris-HCl pH8.0 1M | LIFE TECHNOLOGIES CORP | AM9851 | |
citric acid | SIGMA-ALDRICH INC | 251275-500G | |
sodium hydroxide | SIGMA-ALDRICH INC | 71690-250G | |
potassium hydroxide | Sigma | 30614 | |
oleic acid | Nu-Chek | U-46-A | |
glycerol monooleate | Nu-Chek | M-239 | |
Liss Rhodamine-PE | LIFE TECHNOLOGIES CORP | L1392 | |
magnesium chloride | Fisher/Thermo Fisher Scientific | AM9530G | |
sequagel concentrate | National Diagnostics | EC-830 | |
sequagel DILUENT | National Diagnostics | EC-840 | |
15% TBE-UREA GEL | Thermo Fisher Scientific | EC68852BOX | |
urea | Sigma Aldrich | U6504-500G | |
titon-100x | SIGMA-ALDRICH INC | T9284-100ML | |
RNA primer | IDT | 5'Cy3-GCG UAG ACU GAC UGG | |
RNA template | IDT | 5'-AAC CCC CCA GUC AGU CUA CGC | |
hammerhead substrate strand | IDT | 5'Cy3-GCG CCG AAA CAC CGU GUC UCG AGC | |
hammerhead ribozyme strand | IDT | 5'GGC UCG ACU GAU GAG GCG CG | |
vesicle extruder set | AVANTI POLAR LIPIDS | 610000 | |
fraction collector | Gilson, Inc. | 171041 | |
96-well plates | Fisher | NC9995941/675 | |
plate reader | Molecular Devices | SpectraMax i3 | |
confocal microscope | Nikon | Nikon A1R MP Confocal | |
gel scanner | GE Healthcare Life Sciences | Typhoon 9410 scanner |