Lipozomlar tek Zincirli amphiphiles içeren, özellikle yağ asitleri, sergi farklı özellikleri nedeniyle tek zincir amphiphiles benzersiz kimyasal özelliklerini içeren bu diacylphospholipids göre. Burada hazırlık, arıtma ve kısmen oluşan lipozomlar kullanımı ya da bu amphiphiles bütün teknikleri açıklar.
Lipozomlar tek Zincirli amphiphiles içeren, özellikle yağ asitleri, diacylphospholipids nedeniyle bu amphiphiles benzersiz kimyasal özelliklerini içeren göre farklı özellikler sergiler. Özellikle, yağ asidi lipozomlar tek Zincirli amphiphiles nispeten yüksek çözünürlük nedeniyle dinamik karakter geliştirmek. Benzer şekilde, serbest yağ asitleri içeren lipozomlar daha metal iyonları ve karboksilik asit kafa grupları arasındaki güçlü etkileşim nedeniyle tuz ve divalent kasyonları duyarlıdır. Burada hazırlık, arıtma ve kısmen oluşan lipozomlar kullanımı ya da tek zincir amphiphiles (örneğin, oleik asitleri) bütün teknikleri göstermektedir.
Lipozomlar veya veziküller – amfifilik lipidler oluşan bilayer membranlar tarafından kapsanan bölmeleri – kullanımı çok sayıda Biyomedikal uygulamalarda teslimat araçlar için ilaç, hücre zarı, modelleri ve sentetik gelişimi için bulduk hücreleri. Aynı zamanda biz ve diğerleri lipozomlar ilkel hücre zarlarında erken yaşam modelleri olarak istihdam. 1 , 2 , 3 , 4 genellikle, tür sistemlerde, bu moleküller modern hücreleri istihdam kodlanmış protein enzimler parası olmadan sentezlemek basit olduğu gibi tek bir lipid hidrokarbon kuyruk (örneğin, oleik asit), içeren tek Zincirli amphiphiles kullanıyoruz.
Tek-zinciri lipidler oluşan lipozomlar diacylphospholipids kurulan benzer (örneğin, 1-palmitoyl-2-oleoyl –sn– glycero-3-phosphocholine veya POPC) sınır bilayer zarı oluşur ki. Lipitler ya sınıfından oluşan lipozomlar çözünmüş yükü koruyabilirsiniz ve küçültme ve farklı tekniklerle saf. Birkaç önemli farklılıklar sonucu tek zincir lipidler benzersiz kimyasal özellikleri. Veziküller fosfolipitler tarafından kurulan bir geniş pH aralığında kararlı iken yağ asidi veziküller yalnızca belirli pH tampon için vezikül hazırlık gerektirir hafif temel için nötr pH (ca. 7-9), stabildir. Çoğu zaman, bu arabellek ya da işlevsel malzemeler (örneğin, RNA) olabilir vezikül kapsülleme için belirli çözünen molekülleri compartmentalized biyokimyasal reaksiyonlar veya basit floresan boyalar (örneğin, calcein-ebilmek da içermek ) vezikül karakterizasyonu için.
Sadece bir tek hidrokarbon zinciri varlığı hem daha geçirgen solutes için hem de daha dinamik bir membran üretir. Ayrıca, karboksilik asit baş grup yağ asitleri sonuçları tuz ve divalent katyonlar (örneğin, Mg2 +) varlığı daha hassas veziküller içinde mevcut. Magnezyum protocells hayat köken araştırmaları biyokimyasal reaksiyonlar kataliz için en önemli divalent katyonlar biridir. Sofistike protein enzimler, evrimi önce erken yaşamda RNA baskın polimer, kendi kendini çoğaltmak ve kataliz gerçekleştirmek üzere çift kapasitesini nedeniyle olabilir. Magnezyum gerektiren bir RNA’ın bir temsilcisi örnek ile ilgili kopyalama, 1960’lı yıllarda ilk gösterdi enzimatik olmayan RNA tepkidir. 5 kimyasal olarak aktif RNA nükleotitler (Yani 2-methylimidazolide nukleotid) için önceden varolan bir astar şablon karmaşık bağladığınızda, astar 3′-hidroksil grubuna bitişik aktif bir monomer yerinden için 5′-fosfat saldırıları bırakarak grup (Yani 2-methylimidazole) ve formları yeni bir dizide bağ. Bu RNA kopyalama kimya yağ asidi protocells ile uyumlu olması için Şelatatlı gereken Mg2 +, yüksek bir konsantrasyon gerektirir. 6 başka bir Mg2 +-bağımlı tepkidir bu belki de en çok karakterize katalitik RNA olduğu çekiç ribozyme tarafından katalize. İki kısa oligonucleotides yeniden, bu ribozyme bir jel shift tarafından izlemek uygun bir self-bölünme tepki gerçekleştirir. Bu nedenle, bu sık sık hayat kaynağı çalışmalarda bir modeli ribozyme istihdam edilmektedir. 7 unliganded magnezyum için bu ribozyme tarafından bir gereklilik nedeniyle lipozomlar genellikle yağ asidi ve magnezyum için daha istikrarlı yağ asidi gliserin esterleri tarafından inşa edilir. 8 , 9 bu protokol için sunduğumuz hazırlama, işleme, bu veziküller karakterizasyonu için geliştirdik ve bu veziküller ana bilgisayar enzimatik olmayan RNA kopyalama ve çekiç kafa ribozyme için uygulama protocells olarak göstermek teknikleri kataliz.
Yağ asitleri kurulan lipozomlar Yüksek geçirgenlik ve dinamik özellikleri nedeniyle ilkel hücreler için potansiyel modelleri gibi birçok kişi tarafından önerilmiştir. Tek zincirli yağ asitleri karboksilik baş grup yalnızca kendinden montajlı membranlar kısıtlı pH aralığı içine sağlar ve elde edilen membranlar tuzları varlığı oldukça duyarlıdır. Sonuç olarak, yağ asidi veziküller farklı hazırlık ve Fosfolipid veziküller ile karşılaştırıldığında yöntemleri işleme gerektirir.
Bu protokol için lipozom oluşumu için örnek olarak oleik asit kullandığımız rağmen diğer uzun zincir doymamış yağ asitleri (C14) ve onların türevleri (ca. myristoleic asit, palmitoleic asit ve karşılık gelen alkoller ve gliserin esterleri) ayrıca veziküller formu Toplam lipid konsantrasyon cmc ve hidrasyon tampon pH olduğu sürece tabi belgili tanımlık ince film rehidrasyon yöntem membran içinde yağ asitleri pKa yakındır. Tris-HCl tampon bu protokol için kullanılan dışında fosfat veya Bor arabellekte oluşan veziküller genellikle oldukça sızan13olmasına rağmen diğer tampon sistemleri (ca. bicine, fosfat, Bor) yağ asidi vezikül oluşumu, desteklemek için rapor edilmiştir. Rehidrasyon sonra elde edilen yağ asidi veziküller polydisperse vardır ve multilamellar, ancak kolayca küçük monodisperse unilamellar veziküller ekstrüzyon tarafından açıklandığı gibi dönüştürülür. Küçük veziküller oluşturmak için alternatif bir yöntem olarak sonication ile karşılaştırıldığında, ekstrüzyon farklı gözenek boyutu membranlar uygulayarak vezikül boyutta denetim için daha fazla seçenek sağlar. Ekstrüzyon sonra veziküller genellikle biraz membran gözenek boyutu büyük, fakat ekstrüzyon devir sayısını artırarak, veziküller dar bir boyut dağılımı ve membran gözenek boyutu yakın bir ortalama boyutu ile elde edilebilir.
Fonksiyonel protocells sentez için ana bilgisayar belirli biyokimyasal reaksiyonlar RNA veya diğer yapı taşlarını encapsulation kaynaklanan yağ asidi veziküller gerekmektedir. İnce film rehidrasyon yöntemi istenen kapsüllenmiş malzemeler içeren formu veziküller için kolay bir yol sağlar. Ancak, kapsülleme verimliliği nispeten düşük olduğunu ve RNA gibi değerli malzemeler büyük bir kısmı arıtma işlemi sırasında genellikle kayıp. Bazı durumlarda kapsülleme verimliliği alçakgönüllülükle tekrarlanan donma-çözülme çevrimleri ekstrüzyon önce tarafından geliştirilebilir. Benzer yöntemleri henüz yağ asidi veziküller için geliştirilmiştir değil ancak mikrosıvısal yöntemler Fosfolipid lipozomlar yüksek verimli hazırlanması için neredeyse % 100 kapsülleme verimlilik için olanak sağlar.
Ne zaman protocells ya Şelatatlı ya da ücretsiz Mg2 +, magnezyum çözüm eklenmesi ve kaldırılması her zaman noktası sağlar önce repurification sonra arıtma işleme sızdırılmış kapsüllenmiş reaksiyon oranı doğruluğunu etkileyebilir malzeme ölçümler veziküller içinde. En az 10 dk iyi ayırma elde etmek ve vezikül kesirleri toplamak için her arıtma alır bu yana, hızlı reaksiyonlar analizini zordur ve reaksiyon sütun repurification önce durdurulması gerekir.
Burada mevcut protokolü bu ilkel hücreler oluşabilecek taklit reaksiyonlar ev sahipliği yağ asidi lipozomlar inşası için uygundur. Bizim protokoller de Biyomedikal vasıtalarının ve Biyoreaktörler diğer biyokimyasal reaksiyonlar için potansiyel uygulamalar geliştirme sağlar.
The authors have nothing to disclose.
J.W.S. Howard Hughes tıp Enstitüsü’nün bir dedektif olduğunu. Bu eser kısmen J.W.S. için Simons Vakfı bir hibe (290363) tarafından desteklenmiştir A.E.E. ve K.P.A. Minnesota Üniversitesi başlangıç fonlarından destek kabul edersiniz.
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 |