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Structure of Porins01:21

Structure of Porins

Mitochondria, chloroplasts, and gram-negative bacteria have transmembrane, beta-barrel proteins called porins to mediate the free diffusion of ions and metabolites across the membrane. Mitochondrial porin precursors contain conserved amino acid sequences called beta signals at their C-terminal. Beta signals have a  motif of PoXGXXHyXHy (Po-Polar, X-Any amino acid, G-Glycine, Hy-LargeHydrophobic), which are crucial for precursor recognition to initiate precursor assembly. Beta-barrel precursors...
Aquaporins01:25

Aquaporins

Aquaporins or AQPs are a family of integral membrane proteins whose primary function is to transport water, while some called aquaglyceroporins also transport glycerol. In addition, aquaporins have also been suspected to be involved in transporting volatile substances, such as carbon dioxide and ammonia, across membranes. Such AQPs that act as gas channels are often highly expressed in cells involved in the gaseous exchange, such as red blood cells, epithelial cells, and pulmonary capillaries.

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Nanoporos de transmembrana con plantilla de agua de macrociclos oligocolatos persistentes en su forma.

Hongkwan Cho1, Lakmini Widanapathirana, Yan Zhao

  • 1Department of Chemistry, Iowa State University, Ames, Iowa 50011-3111, USA.

Journal of the American Chemical Society
|December 15, 2010
PubMed
Resumen

Los oligocolatos macrocíclicos se autoensamblan en nanoporos en las membranas lipídicas al atraer agua, desafiando los típicos efectos hidrofóbicos. Este conjunto mejora sorprendentemente la permeabilidad de la membrana para moléculas como la glucosa y la maltotriosa.

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Área de la Ciencia:

  • Química biofísica es la química biofísica.
  • Biofísica de las membranas.
  • Química supramolecular de las moléculas.

Sus antecedentes:

  • Las interacciones hidrofóbicas generalmente no favorecen el autoensamblaje en entornos hidrofóbicos.
  • Los oligocolatos macrocíclicos son compuestos con propiedades potenciales de autoensamblaje.
  • Las membranas lipídicas presentan una barrera hidrofóbica para el transporte de moléculas.

Objetivo del estudio:

  • Para investigar el comportamiento de autoensamblaje de los oligocolatos macrocíclicos en las membranas lipídicas.
  • Comprender el papel de las moléculas de agua en este proceso de autoensamblaje.
  • Para explorar el impacto de este autoensamblaje en la permeabilidad de la membrana y el transporte.

Principales métodos:

  • Incorporación de oligocolatos macrocíclicos en las membranas lipídicas.
  • Observación del autoensamblaje en nanoporos de transmembrana.
  • Medición de la permeabilidad de la membrana para varias moléculas hidrófilas (glucosa, maltotriosa).
  • Evaluación del efecto del colesterol en las propiedades de la membrana y el transporte.

Principales resultados:

  • Los oligocolatos macrocíclicos se autoensamblan en nanoporos mediante el moldeado de moléculas de agua agregadas dentro de la membrana hidrofóbica.
  • Este proceso de autoensamblaje fue impulsado por un efecto hidrofóbico inusual y contraintuitivo.
  • La permeabilidad de la membrana a la glucosa aumentó significativamente con la inclusión del colesterol.
  • El tetramero cíclico de chocolate mostró una mayor permeabilidad para la maltotriosa que para la glucosa.

Conclusiones:

  • La agregación de agua en entornos hidrofóbicos puede impulsar el autoensamblaje de macrociclos en nanoporos funcionales.
  • Este mecanismo de autoensamblaje conduce a alteraciones inesperadas en las propiedades de transporte de la membrana.
  • El colesterol puede mejorar la permeabilidad de las membranas que contienen oligocolatos, en contra de su efecto habitual.
  • La selectividad de tamaño de estos nuevos nanoporos justifica una mayor investigación.