ZBORNIK POVZETKOV - Soft Matter Laboratory

Vpliv topoloških defektov na spremembe v obliki membrane in
ekocitotske fuzije
Dalija Jesenek* ,a , Šarka Perutkova b , Wojciech Góźdź c , Veronika Kralj-Iglič d , Aleš
Iglič b in Samo Kralj a
a Odsek za fiziko trdne snovi, Inštitut Jožef Stefan, Ljubljana, Slovenija
b Laboratorij za biofiziko, Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v Ljubljani,
Ljubljana, Slovenija
c Odsek za kompleksne sisteme in kemijsko obdelavo podatkov, Inštitut za fizikalno
kemijo, Poljska akademija znanosti, Varšava, Poljska
d Laboratorij za klinično biofiziko, Zdravstvena fakulteta, Univerza v Ljubljani,
Ljubljana, Slovenija
Pomembni cilj v biologiji kot tudi v biofiziki je razumevanje mehanizmov, ki
določajo strukturo in obliko bioloških membran, in z njimi povezanih celičnih
procesov, ki so ključnega biološkega pomena (npr. eksocitoza). Pokazali so, da lahko
na strukturne spremembe v membranah z orientacijsko urejenostjo vplivajo tudi
topološki defekti.
V našem delu smo teoretično preučevali spremembe oblik membrane in spremembe
v stabilnosti fuzijske pore v procesu eksocitoze pod vplivom topoloških defektov ob
predpostavki nematičnega orientacijskega reda komponent celične membrane. Obliko
membrane smo izračunali z minimizacijo njene upogibne energije. 1, 2 Za določitev
stopnje orientacijske ureditve za dano membrano smo uporabili dvodimenzijski
Landau-de Gennes fenomenloški pristop.
1, 2
Eksperimentalna opazovanja stabilnosti ekocitotske fuzijske pore in oblik membran
velikih fosfolipidnih enolamenarnih vesiklov so pokazala naslednje možne scenarije:
1) stabilizacija vratu/pore, 2) fisija ali odcepitev pore/hčerinske membrane od
starševske membrana in 3) popolna fuzija ali združitev starševske membrane z njenim
delom/poro. Pojavi se lahko tudi ponavljajočega se odpiranja in zapiranja vratu/pore.
Te spontane spremembe oblike membran lahko razložimo s tekmovanju med dvema
mehanizmoma: i) destabilizacijskim mehanizmom, ki se pojavi zaradi lokalnih
topoloških antidefektov v orientacijski urejenost na področju vratu/pore in ii)
mehanizemom stabilizacije, ki se pojavi zaradi kopičenja anizotropnih membranskih
komponent, ki so izpostavljene močni orientacijski urejenosti. Prevlada drugega
mehanizma lahko privede do močnih nihanj, ki lahko povzročijo šibkejše interakcije
med sosednjimi komponentami membrane, in posledično do fisije. Scenarij, ki se
dejansko izvrši, je odvisen od fizikalnih lastnosti molekul na področju vratu
membrane/fuzijske pore.
References
1
D. Jesenek, Š. Perutkova, W. Góźdź, V. Kralj-Iglič, S. Kralj and A. Iglič. Cell
Calcium 52, 277 (2012).
2
D. Jesenek, Š. Perutkova, W. Góźdź, V. Kralj-Iglič, A. Iglič and Samo Kralj,
poslano.
54