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Detection of molecular interactions at membrane surfaces through colloid phase transitions

机译：通过胶体相变检测膜表面的分子相互作用

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摘要

The molecular architecture of―and biochemical processes within―cell membranes play important roles in all living organisms, with many drugs and infectious disease agents targeting membranes. Experimental studies of biochemical reactions on membrane surfaces are challenging, as they require a membrane environment that is fluid (like cell membranes) but nevertheless allows for the efficient detection and characterization of molecular interactions. One approach uses lipid membranes supported on solid substrates such as silica or polymers: although the membrane is trapped near the solid interface, it retains natural fluidity and biological functionality and can be implanted with membrane proteins for functional studies. But the detection of molecular interactions involving membrane-bound species generally requires elaborate techniques, such as surface plasmon resonance or total internal reflection fluorescence microscopy. Here we demonstrate that colloidal phase transitions of membrane-coated silica beads provide a simple and label-free method for monitoring molecular interactions on lipid membrane surfaces. By adjusting the lipid membrane composition and hence the pair interaction potential between the membrane-supporting silica beads, we poise our system near a phase transition so that small perturbations on the membrane surface induce dramatic changes in the macroscopic organization of the colloid. We expect that this approach, used here to probe with high sensitivity protein binding events at membrane surfaces, can be applied to study a broad range of cell membrane processes.
机译：细胞膜的分子结构和细胞膜内的生化过程在所有活生物体中都起着重要作用，许多药物和传染病因子靶向膜。膜表面生化反应的实验研究具有挑战性，因为它们需要流体（如细胞膜）一样的膜环境，但仍可以有效检测和表征分子相互作用。一种方法是使用脂质膜，该脂质膜支撑在诸如二氧化硅或聚合物等固体基质上：尽管该膜被困在固体界面附近，但它保留了自然的流动性和生物学功能，可以植入膜蛋白进行功能研究。但是，检测涉及膜结合物种的分子相互作用通常需要复杂的技术，例如表面等离振子共振或全内反射荧光显微镜。在这里，我们证明了膜包覆二氧化硅珠的胶体相变提供了一种简单且无标记的方法来监测脂质膜表面上的分子相互作用。通过调节脂质膜的成分，从而调节支持膜的二氧化硅珠之间的成对相互作用电位，我们将系统保持在相变附近，从而使膜表面的微小扰动引起胶体的宏观组织发生显着变化。我们希望，此方法可用于研究广泛的细胞膜过程，该方法可用于研究膜表面的高灵敏度蛋白结合事件。

著录项

  • 来源
    《Nature》 |2004年第6970期|p.139-141|共3页
  • 作者

    Michael M. Baksh; Michal Jaros; Jay T. Groves;

  • 作者单位

    Department of Chemistry, University of California 94720, USA;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类 自然科学总论;
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