Osmotic Gradients Induce Bio-reminiscent Morphological Transformations in Giant Unilamellar Vesicles

Осмотические градиенты индуцируют биоподобные морфологические трансформации в гигантских однослойных везикулах

Clicks: 527
ID: 76259
2012
Free PDF
Article Quality & Performance Metrics
Overall Quality
Not rated
Combines reader engagement with the AI quality analysis. This article has not been analysed, so there is no overall score — reader engagement is measured and shown alongside.
AI Quality Assessment
Not analyzed
Readership in this journal
Star

Ranked #6 of 73 articles by views in Frontiers in physiology

Most read Least read

Bar heights use a square-root scale.

Mint this article as an NFT
Not yet minted

Create a permanent, verifiable on-chain record of this article on the Scimatic Network. The NFT is held in your Journament account, and you can withdraw it to your own wallet at any time.

5 SUSD one-off · no wallet required
Sign in to mint
Abstract
We report observations of large-scale, in-plane and out-of-plane membrane deformations in giant uni- and multilamellar vesicles composed of binary and ternary lipid mixtures in the presence of net transvesicular osmotic gradients. The lipid mixtures we examined consisted of binary mixtures of DOPC and DPPC lipids and ternary mixtures comprising POPC, sphingomyelin, and cholesterol over a range of compositions – both of which produce co-existing phases for selected ranges of compositions at room temperature under thermodynamic equilibrium. In the presence of net osmotic gradient, we find that the in-plane phase separation potential of these mixtures is non-trivially altered and a variety of out-of-plane morphological remodeling occurs. The repertoire of membrane deformations we observe display striking resemblance to their biological counterparts in live cells encompassing vesiculation, membrane fission and fusion, tubulation and pearling, as well as expulsion of entrapped vesicles from multicompartmental GUV architectures through large, self-healing transient pores. These observations suggest that the forces introduced by simple osmotic gradients across membrane boundaries could act as a trigger for shape-dependent membrane and vesicle trafficking activities. We speculate that such coupling of osmotic gradients with membrane properties might have provided lipid-mediated mechanisms during the early evolution of membrane compartmentalization in the absence of osmoregulatory protein machinery.
В работе представлены наблюдения крупномасштабных деформаций в плоскости и вне плоскости мембраны в гигантских одно- и многоламеллярных везикулах, состоящих из бинарных и тройных липидных смесей, в присутствии результирующих трансвезикулярных осмотических градиентов. Исследованные липидные смеси состояли из бинарных смесей липидов DOPC и DPPC и тройных смесей, включающих POPC, сфингомиелин и холестерин в различных соотношениях; обе системы образуют сосуществующие фазы в определенных диапазонах составов при комнатной температуре в условиях термодинамического равновесия. Показано, что в присутствии результирующего осмотического градиента потенциал фазового разделения этих смесей в плоскости мембраны нетривиальным образом изменяется и наблюдается спектр морфологических перестроек вне плоскости мембраны. Обнаруженный репертуар мембранных деформаций демонстрирует поразительное сходство с биологическими процессами в живых клетках, охватывая везикуляцию, деление и слияние мембран, тубуляцию и перлинг, а также выталкивание захваченных везикул из многокомпартментных структур GUV через крупные самозалечивающиеся транзиторные поры. Эти наблюдения свидетельствуют о том, что силы, индуцируемые простыми осмотическими градиентами на границах мембран, могут выступать в качестве триггера для формозависимых процессов мембранного и везикулярного транспорта. Мы предполагаем, что подобное сопряжение осмотических градиентов со свойствами мембран могло служить опосредованным липидами механизмом на ранних этапах эволюции мембранной компартментализации в отсутствие белкового аппарата осморегуляции.
Reference Key
eoglecka2012osmoticfrontiers Use this key to autocite in the manuscript while using SciMatic Manuscript Manager or Thesis Manager
Authors Kamila eOglecka, Jeremy eSanborn, Atul N Parikh, Rachel Susan Kraut
Are you one of these authors? Claim your profile
Journal Frontiers in physiology
Year 2012
DOI
DOI not found
URL
http://journal.frontiersin.org/Journal/10.3389/fphys.2012.00120/full
Keywords
physics physiology

Citations

No citations found. To add a citation, contact the admin at info@scimatic.org

Comments

No comments yet. Be the first to comment on this article.