Theoretical and experimental description of permeability of peptide-containing membranes

Abstract

In dieser Dissertation ist präsentiert kombinierte experimentelle und theoretische Untersuchung der Permeabilität von Peptide-enthältene Membranen. Wir präsentieren Untersuchung der Permeabilität von Lipidmembranen als Funktion von Temperatur, und wie ist die Permeabilität von Peptiden beeinflusst. Die theoretische Methode besteht aus statistischer Thermodynamik Methoden einschließend Monte Carlo Simulationen. Monte Carlo Methoden sind stochastische Simulation Methoden für Systemen in thermodynamische Equilibrium. Wir benutzen ein Ising-änliches Model auf hexagonale Gitter mit änderbare Größen spontan Porenformation Prozess zu simulieren. Experimentelle Untersuchungen einschließen die Kalorimetrie und Fluoreszenz Korrelation Spectroscopie. Fluoreszenz Korrelation Spectroscopie ist Fluktuation Korrelation Methode für die Messung von Dynamik von Molekulare Prozessen via Beobachtung der mikroskopischen Fluktuationen von molekulare Position und Ausrichtung, Dichte der Anzahl von Moleküle. Wir benutzen Fluoreszenz Korrelation Spectroscopie die relative Populationen von Farbstoff Moleküle drinnen und draußen von Lipidvesikel zu bestimmen. Man kann benutzen den zeitabhängige Anteil von Molekülen drinnen oder draußen die Permeation Kinetik zu bestimmen. Wir haben gefunden, dass die Permeabilität hat Maximum in Phaseumwandlungspunkt. Das steht in Übereinstimmung mit Untersuchungen von andere Autoren. Wir haben gezeigt, dass Peptide beeinflussen die Membranpermeabilität durch der Einfluss auf Fluktuationen der lokale Lipidumgebung. Die experimentelle Fluoreszenz Korrelation Spectroscopie Methode war entwickelt diese Effekt zu messen. Änderungen der Permeabilität als Funktion von Temperatur, verursacht durch die Einbringung von Peptiden war experimentell beobachten. Das entwickelte theoretische Model kombiniert mit Simulationen ist basiert auf lokale Lipidfluctuationen. Es wurde gezeigt, wie die Änderungen in lokaler Organization von Molekülen, verursacht durch die Formation von Peptideagregaten und zugehörigen Änderungen von lokale Lipidfluctuationen beeinflusen die Membranpermeabilität. Die experimentell beobachteten Änderungen von Membranpermeabilität verursacht durch die Einbringung der Peptide wurde erklärt mit Theorie.