Indução de Curvatura Espontânea em uma Membrana Artificial de Bicamada

Manter a assimetria lipídica entre as folhas da membrana é crítico para funções como o tráfego vesicular e a homeostase dos organóides. No entanto, a falta de compreensão em nível molecular dos mecanismos subjacentes aos processos de fissão e fusão de membranas em sistemas sintéticos impede seu desenvolvimento como análogos artificiais. Aqui, relatamos a indução de assimetria de uma membrana de bicamada formada por uma molécula extendida π-conjugada com cadeias laterais de oxialquileno que possuem grupamentos amina terciária terminais (BA1) em água. A protonação autógena das aminas terciárias na periferia da bicamada pela água induz curvatura anisotrópica, resultando em fissão da membrana para formar vesículas e pode ser monitorada usando espectroscopia e microscopia dependentes do tempo. Curiosamente, após a perda da assimetria induzida pela protonação extensa usando um ácido orgânico, a membrana de bicamada foi restaurada. O mecanismo que leva à assimetria composicional na folha e à indução de curvatura na membrana é validado por cálculos de teoria funcional de densidade (DFT). Estudos estendidos a moléculas de controle com mudanças em segmentos hidrofílicos (BA2) e hidrofóbicos (BA3) fornecem uma visão sobre a delicada natureza das interações em escala molecular na transformação dinâmica de estruturas supramoleculares. O efeito sinérgico da interação hidrofóbica e do estado hidratado dos agregados de BA1 proporcionam dinamicidade e uma estabilidade incomum. Nosso estudo revela uma percepção mecanicista sobre a transformação dinâmica de membranas de bicamada em vesículas.