分子动力学模拟与开尔文探针力显微镜研究复杂脂质混合物中胆固醇诱导的静电纳米域
软凝聚态物质
2016-11-28 v2 生物物理
化学物理
摘要
生物膜和单分子层内脂质和蛋白质的分子排列产生了复杂的薄膜形态以及具有不同电表面势、形貌和静电纳米尺度的区域。在软物质中探测这些纳米域在实验和理论上都是一项具有挑战性的任务。本工作探讨了胆固醇、脂质组成、脂质电荷和脂质相对单分子层结构和电表面势分布的影响。使用原子力显微镜（AFM）解析脂质单分子层中的形貌纳米域，并使用开尔文探针力显微镜（KPFM）解析这些纳米域的电表面势。研究了由二棕榈酰磷脂酰胆碱（DPPC）、1,2-二油酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱（DOPC）、1-棕榈酰-2-油酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱（POPC）、1,2-二油酰-sn-甘油-3-[磷酸-rac-(3-赖氨酰(1-甘油))]（DOPG）、鞘磷脂和胆固醇组成的模型单分子层。结果表明，胆固醇改变了纳米域的形成，同时影响形貌和电表面势。通过原子级分子动力学（MD）模拟探讨了电表面势差异的分子基础。MD模拟定性地匹配了实验结果，在液态无序双层（Ld，胆固醇较少且链序较低）和液态有序双层（Lo，胆固醇较多且链序较高）之间存在数百毫伏的静电势差异。重要的是，Lo和Ld相之间静电性质的差异提示了一种膜组成与膜功能耦合的新机制。
引用
@article{arxiv.1607.00057,
title = {Molecular Dynamics simulations and Kelvin Probe Force microscopy to study of cholesterol-induced electrostatic nanodomains in complex lipid mixtures},
author = {Elizabeth Drolle and W. F. D. Bennett and K. Hammond and Edward Lyman and Mikko Karttunen and Zoya Leonenko},
journal= {arXiv preprint arXiv:1607.00057},
year = {2016}
}