Interactions in responding lipid membranes
- Reference number
- F06-0047
- Start and end dates
- 080301-150228
- Amount granted
- 8 500 000 SEK
- Administrative organization
- Lund University
- Research area
- Life Science Technology
Summary
Lipid bilayers form the basic structure of biological membranes, providing an efficient barrier to diffusional transport and mediating many important biological functions. This is intimately coupled to the membrane architecture, which is regulated by intermolecular interactions between lipids, water, solutes, proteins and other macromolecules. The aim of the proposed research is to investigate the interactions between lipid model membranes and water, polar solutes, amyloid proteins and RNA. The research is directed to the effects of membrane interactions in cell membranes and in the extracellular lipids in the upper layer of the human skin (stratum corneum). The findings can also be applied to drug delivery systems and skin moisturizers. The main goals are i) To explore the basic mechanisms for diffusive transport in responding lipid membranes in the presence of external gradients ii) To apply the concepts of responding lipid membranes to the barrier properties of the human skin iii) To reveal the basic features of hydrophobic interactions in amyloid protein–lipid and RNA–lipid systems, and to relate this to the lipid membrane structure and barrier properties. The research problems will be approached in combined experimental and theoretical studies. Interactions and diffusional transport will be explored in well-defined model membrane systems, and these studies will be complemented with studies of more complex biomembrane systems.
Popular science description
De främsta funktionerna hos ett membran är att dels fungera som en barriär, dels reglera transport mellan membranets omgivningar. I biologiska membran utgörs barriären till stor del av lipider som ordnas sig i ett så kallat bilager. Biologiska membran består även av flera andra viktiga bio-molekyler som växelverkar med lipiderna i membranet. Syftet med detta projekt är att undersöka hur strukturen och barriäregenskaperna hos lipidmembran påverkas av dess växelverkan med små molekyler i dess omgivning med större bio-molekyler såsom proteiner och RNA. Lipiderna kan bilda olika av strukturer med vitt skilda barriäregenskaper. Förändringar mellan dessa strukturer kan åstadkommas relativt enkelt genom små förändringar lipidmembranets omgivning. Ett viktigt syfte med detta projekt är att undersöka sambandet mellan strukturomvandlingar och barriäregenskaper hos membran. Speciellt intressant blir detta om membranet är omgivet av två miljöer med vitt skilda egenskaper. I en sådan situation kan strukturen variera inuti membranet. Detta är en mycket relevant situation då man betraktar det membran som utgör människans hud. Det översta lagret av huden benämns hornlagret och består av många staplade bilager. Genom att förändra den yttre miljön kan man åstadkomma förändringar i dessa bilagers struktur, vilket i sin tur påverkar barriäregenskaperna. Sådana förändringar kan vara önskvärda om man vill applicera ett läkemedel på huden som ska tas upp av kroppen. I detta projekt kommer olika grundläggande mekanismer som kan utnyttjas för att reglera ett membrans barriäregenskaper att undersökas. I vissa fall så förekommer stora olösliga proteinaggregat i biologiska membran. I denna studie är vi främst intresserade av en typ av proteinaggregat som kallas amyloidaggregat. Sådana aggregat är förknippade med olika typer av sjukdomar, till exempel Alzheimers. Det har visat sig att olösliga amyloidaggregat kan förstöra cellmembran och förorsaka läckage. Ett delmål i detta projekt är att undersöka hur proteinaggregat påverkar membranets struktur och permeabilitet. RNA är en, för alla former av liv, livsnödvändig molekyl. RNA fungerar som en brygga mellan arvsanlagen som lagras i DNA-molekylen och de funktionella proteinerna. I cellen förekommer RNA tillsammans med lipider i membraner och i cellkärnan Om dessa växelverkar och samassocierar så kan detta påverka den biologiska funktionen. Ett delmål i detta projekt är därför att undersöka växelverkan mellan RNA och lipider.