脂質小胞における膜の曲げと伸びの結合について

要約 脂質小胞の形成は、典型的なリン脂質二重層の膜の曲げ剛性kの値に対して、100–1000倍の熱エネルギーに相当する曲げエネルギーコストを伴います。しかし、二重層の曲げ剛性はその厚さhの強く減少する関数であり、二重層は膜を伸ばす（したがって薄くする）ことによって曲げエネルギーを減少させることができます。本論文では、曲げと伸びの結合メカニズムを説明するための単純なモデルを構築し、球状の脂質小胞における曲げエネルギーと熱擾乱への影響を分析します。小さな小胞の場合、二重層の薄化が重要になることを示し、半径R0 ∼ 15 nmの小胞では平面状態に比べて二重層が顕著に薄くなることがあります。さらに、この薄化が熱的に励起された曲げモードによる自由エネルギーの顕著な減少に関連していることを示します。この未探求の効果が、最終的に二重層の薄化により不安定になる実験的に観察された達成可能な小胞サイズの下限を説明できると主張します。また、この効果が脂質膜へのタンパク質吸着の強い曲率依存性の一般的なメカニズムを提供する方法を概説します。意義理論的に、生物膜は通常、曲げによって変形し、一定面積の弾性シートとして説明されます。本研究では、一定面積の仮定を超え、膜の横方向の伸びが曲げ剛性を減少させ、結果的に曲げエネルギーを著しく低下させることを示します。15 nmの範囲の小さな小胞に対して、この効果が十分な二重層の伸びを引き起こし、小胞の破裂をもたらすことを示します。膜の曲げと伸びの結合は、露出した疎水性領域の著しい増加によって引き起こされる曲率センサーの一般的なメカニズムも提供します。高い膜の曲率が関与するすべての膜再構築プロセス、例えば小胞の融合や分裂に対してこの概略した効果が物理的に関連していると主張します。