Växelverkan i svarande lipidmembraner
- Diarienummer
- F06-0047
- Start- och slutdatum
- 080301-150228
- Beviljat belopp
- 8 500 000 kr
- Förvaltande organisation
- Lund University
- Forskningsområde
- Bioteknik, medicinsk teknik och teknik för livsvetenskaperna
Summary
De främsta funktionerna hos ett membran är dels att fungera som en barriär, dels reglera transport mellan membranets omgivningar. I biologiska membran utgörs barriären till stor del av lipidbilager. Den molekylära strukturen i membranet är starkt kopplat till dess barriäregenskaper och till många andra biologiska funktioner. Membranets struktur regleras av intermolekylär växelverkan mellan membranets molekyler och dess omgivning. Syftet med det föreslagna forskningsprogrammet är att studera växelverkan mellan lipidmembraner och vatten, polära osmolyter, amyloidproteiner och RNA. Forskningen inriktas mot växelverkan i lipidmembraner och hur detta påverkar dess funktion och frågeställningarna tillämpas på cellmembraner och i de extracellulära lipiderna i det övre lagret av huden (hornlagret). Resultaten av denna forskning kan även tillämpas i till exempel utvecklingen av läkemedelsformuleringar för kontrollerad frisättning och fuktgivande hudkrämer. De övergripande målen för forskningen är: i) Att utröna de grundläggande mekanismerna för diffusiv transport i svarande lipidmembraner i närvaron av flera externa gradienter. ii) Att använda teorin för svarande membraner för att undersöka barriäregenskaperna i huden. iii) Att undersöka hydrofob växelverkan och dess konsekvenser i amyloidprotein-lipid och RNA-lipid system. Projektet består av kombinerade experimentella och teoretiska studier av växelverkan och diffusiv tranport i väldefinierade modellsystem och i biomembraner.
Populärvetenskaplig beskrivning
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.