1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Биологические мембраны: Журнал мембранной и клеточной биологии
  4. T. 39, № 5, 2022

Биологические мембраны: Журнал мембранной и клеточной биологии, 2022, T. 39, № 5, стр. 337-344

Первые шаги в регистрации и интерпретации граничного потенциала липидных мембран

Ю. А. Ермаков *

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН
119071 Москва, Россия

* E-mail: yury.a.ermakov@gmail.com

Поступила в редакцию 04.04.2022
После доработки 14.05.2022
Принята к публикации 17.05.2022

Аннотация

Приведены основные этапы развития электрокинетических исследований в лаборатории биоэлектрохимии ИФХЭ РАН, руководимой чл.-корр. РАН Ю.А. Чизмаджевым. Дано краткое описание методики регистрации и анализа результатов измерения электрофоретической подвижности липосом с применением техники динамического светорассеяния. Показано преимущество использования электрокинетических данных в сочетании с измерением граничных потенциалов плоских бислойных липидных мембран с помощью метода компенсации внутримембранного поля. Описаны сведения, полученные в рамках такого подхода при изучении влияния некоторых мембраноактивных ионов и соединений на поверхностную и дипольную компоненты электрического поля на границах липидных мембран с водным окружением.

Ключевые слова: липидные мембраны, липосомы, плоские бислойные липидные мембраны (БЛМ), электрическое поле на границах мембран, граничный потенциал, поверхностная и дипольная компоненты, электрокинетические измерения, компенсация внутримембранного поля (метод КВП)

Список литературы

  1. Фрумкин А.Н. 1925. К вопросу о строении поверхностного слоя. Часть 4. Электрические свойства мономолекулярных слоев. В кн.: Сбоpник pабот по чистой и пpикладной химии. Ред. Бах А.Н. Петpогpад: Химический ин-т им. Л.Я. Карпова, с. 75–87.

  2. Фрумкин А.Н. 1925. К вопросу о строении поверхностного слоя. Часть 5. Об одном способе проверки уравнения Гиббса. В кн.: Сбоpник pабот по чистой и пpикладной химии. Ред. Бах А.Н. Петpогpад: Химический ин-т им. Л.Я. Карпова, с. 88–89.

  3. Babakov A.V., Ermishkin L.N., Liberman E.A. 1966. Influence of electric field on the capacilty of phospholipid membranes. Nature. 210, 953–955.

  4. Alvarez O., Latorre R. 1978. Voltage-dependent capacitance in lipid bilayers made from monolayers. Biophys. J. 21 (1), 1–17.

  5. Берестовский Г.Н. 1981. Электрострикция плоских липидных мембран и модули упругости. Биофизика. 26, 474–480.

  6. Пасечник В.И. 1981. Электрострикционные измерения вязкоупругих свойств бислойных липидных мембран. В кн.: Биофизика мембран. М.: ВИНИТИ, с. 267–305.

  7. Лейкин С.Л. 1985. Тепловые колебания и емкость бислойных липидных мембран в электрическом поле. Биол. мембраны. 2, 222–233.

  8. Абидор И.Г., Айтьян С.Х., Черномордик Л.В., Черный В.В., Чизмаджев Ю.А. 1979. Измерение внутримембранного скачка потенциала потенциодинамическим методом. ДАН СССР. 245, 977–981.

  9. Соколов В.С., Кузьмин С.Г. 1980. Измерение разности поверхностных потенциалов бислойных липидных мембран по второй гармонике емкостного тока. Биофизика. 25, 170–172.

  10. Ермаков Ю.А., Юсипович А.И. 2002. Граничный потенциал и натяжение плоских БЛМ в присутствии гадолиния. Регистрация в условиях непрерывной перфузии ячейки. Биол. мембраны. 19 (6), 541–548.

  11. Marukovich N., McMurray M., Finogenova O., Nesterenko A., Batishchev O., Ermakov Yu. 2013. Interaction of polylysines with the surface of lipid membranes: The electrostatic and structural aspects. In: Advances in planar lipid bilayers and liposomes. Ed. Iglic A., Genova J. Amsterdam, London, San Diego: Elsevier, p. 139–166.

  12. McLaughlin S. 1977. Electrostatic potentials at membrane-solution interfaces. In: Current topics membranes and transport. Ed. Bronnen F., Kleinzeller A. Cambridge: Acad. Press, p. 71–144.

  13. Eisenberg M., Gresalfi T., Riccio T., McLaughlin S. 1979. Adsorption of monovalent cations to bilayer membranes containing negative phospholipids. Biochemistry. 18 (23), 5213–5223.

  14. McLaughlin S., Mulrine N., Gresalfi T., Vaio G., McLaughlin A. 1981. Adsorption of divalent cations to bilayer membranes containing phosphatidylserine. J. Gen. Physiol. 77, 445–473.

  15. Maity P., Saha B., Kumar G.S., Karmakar E. 2016. Binding of monovalent alkali metal ions with negatively charged phospholipid membranes. Biochem. Biophys. Acta. 1858, 706–714.

  16. Ermakov Y.A. 1990. The determination of binding site density and association constants for monovalent cation adsorption onto liposomes made from mixtures of zwitterionic and charged lipids. Biochim. Biophys. Acta. 1023 (1), 91–97.

  17. Ермаков Ю.А. 1990. Определение констант адсорбции и плотности центров связывания одновалентныs катионов на поверхности липосом. Электрохимия. 26 (2), 212–221.

  18. Ermakov Yu.A., Sokolov V.S. 2003. Boundary potentials of bilayer lipid membranes: Methods and interpretations. In: Planar lipid bilayers (BLMs) and their applications. Ed. Tien H.T., Ottova A. Amsterdam: Elsevier, p. 109–141.

  19. Ермаков Ю.А., Черный В.В., Соколов В.С., Татулян С.А. 1983. Граничные потенциалы на липидных мембранах в присутствии ионов 1-анилино-8-нафталенсульфоната. Биофизика. 28 (6), 1010–1013.

  20. Козлов М.М., Черный В.В., Соколов В.С., Ермаков Ю.А., Маркин В.С. 1983. Теория адсорбции гидрофобных ионов в БЛМ с учетом их латерального взаимодействия и дискретности зарядов. Биофизика. 28 (1), 61–66.

  21. Ермаков Ю.А., Черный В.В., Соколов В.С. 1992. Адсорбция бериллия на нейтральных и заряженных липидных мембранах. Биол. мембраны. 9, 201–213.

  22. Cafiso D., McLaughlin A., McLaughlin S., Winiski A. 1989. Measuring electrostatic potentials adjacent to membranes. Methods Enzymol. 171, 342–364.

  23. Kim J., Mosior M., Chung L.A., Wu H., McLaughlin S. 1991. Binding of peptides with basic residues to membranes containing acidic phospholipids. Biophys. J. 60 (1), 135–148.

  24. McLaughlin S. 1989. The electrostatic properties of membranes. Annu. Rev. Biophys. Biophys. Chem. 18, 113–136.

  25. Ермаков Ю.А. 2000. Равновесие ионов вблизи липидных мембран – эмпирический анализ простейшей модели. Коллоид. журн. 6 (4), 437–449.

  26. Марукович Н.И., Нестеренко А.М., Ермаков Ю.А. 2014. Структурные факторы во взаимодействии лизина и полилизинов с липидными мембранами. Биол. мембраны. 31 (6), 401–409.

  27. Нестеренко А.М., Ермаков Ю.А. 2012. Молекулярная динамика фосфолипидных мембран: распределение ионов вблизи границы нейтрального и заряженного жидкокристаллического бислоя. Биол. мембраны. 29 (5), 374–384.

  28. Ermakov Y.A., Makhmudova S.S., Averbakh A.Z. 1998. Two components of boundary potentials at the lipid membrane surface: Electrokinetic and complementary methods studies. Colloids and Surfaces A–Physicochemical and Engineering Aspects. 140 (1–3), 13–22.

  29. Ermakov Y.A., Kamaraju K., Sengupta K., Sukharev S. 2010. Gadolinium ions block mechanosensitive channels by altering the packing and lateral pressure of anionic lipids. Biophys. J. 98 (6), 1018–1027.

  30. Ermakov Yu., Kamaraju K., Dunina-Barkovskaya A., Vishnyakova K., Egorov Y., Anishkin A., Sukharev S. 2017. High-affinity interactions of beryllium (2+) with phosphatidylserine result in a cross-linking effect reducing surface recognition of the lipid. Biochemistry. 56, 5457–5470.

  31. Ermakov Yu.A., Asadchikov V.E., Roshchin B.S., Volkov Yu.O., Khomich D.A., Nesterenko A.M., Ti-khonov A.M. 2019. Comprehensive study of the LE-LC phase transition in DMPS monolayers: Surface pressure, Volta potential, X-ray reflectivity and MD modeling. Langmuir. 35, 12326–12338.

  32. Molotkovsky R.J., Galimzyanov T.R., Ermakov Yu.A. 2021. Heterogeneity in lateral distribution of polycations at the surface of lipid membrane: From the experimental data to the theoretical model. MDPI, Materials. 14, 6623.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Биологические мембраны: Журнал мембранной и клеточной биологии

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал