멤브레인 융접 시 인터빌라이어 힘

막융합은 생명체의 기능 자체에 필수적인 핵심 생물물리학적 과정이다.그것은 두 개의 지질 빌리어가 서로 접근한 다음 합쳐져서 하나의 연속적인 구조를 형성하는 사건으로 정의된다.^[1]살아있는 존재에서, 세포는 지질 빌레이어로 만들어진 외피로 만들어진다; 그것은 다양한 종류의 박테리아와 바이러스에 의한 수정, 발생, 그리고 심지어 감염과 같은 사건에서 융합을 유발한다.^[2]그러므로 그것은 공부하기에 매우 중요한 사건이다.진화적인 각도에서 봤을 때, 융합은 극도로 통제되는 현상이다.무작위 핵융합은 인체의 정상적인 기능에 심각한 문제를 초래할 수 있다.생물막의 융합은 단백질에 의해 매개된다.시스템의 복잡성과 무관하게 본질적으로 융합은 다양한 인터페이스 힘, 즉 수화 반발력, 소수성 끌어당김력, 판 데르 발스 힘의 상호 작용으로 발생한다.^[3]

건설간 병력

지질 빌레이어는 소수성 꼬리와 소수성 머리 그룹으로 구성된 지질 분자의 구조물이다.그러므로 이러한 구조들은 그 정권에 관련된 모든 특징적인 인터빌라이어 세력을 경험한다.

수화억제

수분이 많은 두 빌라이어는 서로에게 다가갈 때 강한 거부감을 경험한다.이러한 힘은 표면 간 힘 측정에 사용되는 기구인 표면 힘 장치(S.F.A)를 사용하여 측정되었다.이러한 반발은 랑무르에 의해 처음 제안되었고 빌레이어에게 수분을 공급하는 물 분자 때문에 발생하는 것으로 생각되었다.따라서 수화 저항은 빌레이어 시스템에서 수분자(지질성 머리 그룹과 같은) 주위의 물 분자를 제거하는 데 필요한 작업으로 정의할 수 있다.^[4]물 분자는 친수성 머리 그룹에 대해 친화력을 가지기 때문에, 지질 분자의 머리 그룹 주위에 그들 자신을 배치하려고 노력하며, 이 유리한 조합을 분리하는 것은 매우 어려워진다.

SFA를 통해 수행된 실험은 이 힘의 성격이 지수적인 감소라는 것을 확인했다.^[5]잠재적 V는_R 다음에^[6] 의해 주어진다.

${\displaystyle V_{R}=C_{R}\cdot \exp \!\왼쪽[{-z \over \lambda _{R}\right]}$

여기서 C_R(>0)는 해당 계통의 친수성분자에 대한 수화 상호작용 에너지의 척도이며, λ은_R 수화 반발의 특징적인 길이 척도, z는 분리 거리다.즉, 분자/서페이스가 이러한 거부감을 완전히 경험하는 것은 이 길이까지의 거리에 있다.

소수성 흡인력

소수성 힘은 수용성 용액에 있는 두 개의 긴 탄화수소 체인 사이의 힘 등 수용성 매체에 있는 두 소수성 집단 사이의 매력적인 융합성 힘이다.이러한 힘의 크기는 상호작용 그룹의 친수성 및 이들을 분리하는 거리에 따라 달라진다(거리와 함께 대략 기하급수적으로 감소하는 것으로 확인됨).이러한 힘의 물리적 근원은 논쟁의 여지가 있는 문제지만, 그것들은 생물학적 표면과 분자 사이에서 작용하는 모든 물리적 상호작용 힘 중에서 가장 강력한 것으로 밝혀졌다.^[7]이들은 사정거리가 길기 때문에 물 속 소수성 입자의 신속한 응고를 담당하며 단백질 등 고분자의 접힘과 안정화, 세포막 융합 등 다양한 생물현상에 중요한 역할을 한다.

잠재적 V는_A 다음에^[7] 의해 주어진다.

${\displaystyle V_{A}=C_{A}\cdot \exp \!\왼쪽[{-z \over \lambda_{A}\right]}$

여기서 C_A(<0)는 해당 시스템에 대한 소수성 상호작용 에너지의 척도이며, λ은_A 소수성 흡인력의 특징적인 길이 척도이며, z는 분리 거리이다.

빌레이어 반 데르 발스 세력

이러한 힘은 빌레이어 분자 사이의 쌍극-디폴 상호작용(유인/영구적)으로 인해 발생한다.분자가 가까이 다가올수록, 이 매력적인 힘은 이러한 쌍극자리의 순서 때문에 발생한다; 마치 그들이 다가갈 때 서로 정렬하고 끌어당기는 자석의 경우처럼.^[7]이것은 또한 어떤 표면이든 반데르 흡인력을 경험할 수 있다는 것을 암시한다.빌레이어에서는 반데르 발스 상호작용 잠재력 V에_VDW 의해 취해진 형태가 다음과 같이^[8] 주어진다.

${\displaystyle V_{VDW}=-{H \over 12\pi }*\\왼쪽({1 \over z^{2}}-{2}-{2 \over (z+D)^{2}}+{1 \over (z+2D)^{2}}}}}}$

여기서 H는 Hamaker 상수, D와 z는 각각 빌레이어 두께와 분리 거리를 나타낸다.

배경

융복합이 이뤄지려면 친수성 지질 헤드 그룹 간 강한 수화 반발로 거대한 반발력을 극복해야 한다.^[7]그러나 접착력, 융접력, 인터빌라이어 힘 사이의 연관성을 정확히 판단하기는 어려웠다.세포 유착을 촉진하는 힘은 막 융합을 촉진하는 힘과 같지 않다.연구에 따르면 상호 작용하는 빌라이어에게 스트레스를 줌으로써, 융합을 이루어낼 수 있으며, 빌라이어 간 상호작용을 방해하지 않는다.융합을 막는 장벽을 극복하는 데 도움이 되는 일련의 구조적인 재배열을 통해 멤브레인 융합을 진행한다는 제안도 나왔다.^[7]따라서, 인터빌라이어 융합을 통해 이루어진다.

• 막의 국부적 접근
• 수화 억제력을 극복하게 하는 구조적 재배열
• 단일 실체를 형성하기 위해 합병을 완료하다.

멤브레인 융접 시 빌러간 상호작용

두 명의 지질의 빌레이어가 서로 다가갈 때, 그들은 약한 반데르 발스의 매력적인 힘과 수화 저항으로 인해 훨씬 더 강한 반발력을 경험한다.^[9]이러한 힘은 보통 막 사이의 소수성 유인력보다 우세하다.표면 힘 장치(SFA)를 사용하여 멤브레인 빌레이저에 대해 수행한 연구에 따르면 두 빌레이어가 단거리 반발력 장벽을 극복하지 않고도 두 빌레이어가 여전히 서로 유한한 거리에 있을 때 멤브레인 융접이 즉각적으로 발생할 수 있다.^[7]이는 이러한 힘이 막에 의해 우회되는 결과를 초래하는 분자 재배열에서 기인한다.융접하는 동안, 세포막에 있는 작은 지질 조각의 소수성 꼬리는 그들을 둘러싼 수용 단계에 노출된다.이것은 막 융합을 유도하는 노출된 그룹들 사이에서 매우 강한 소수성 매력의 결과를 낳는다.^[10]매력적인 판데르 발스 힘은 막 융접에서 무시할 수 있는 역할을 한다.따라서, 핵융합은 일반적으로 접근하기 어려운 수용성 환경에 노출된 내부 탄화수소 체인 그룹들 사이의 소수성 매력의 결과물이다.융접은 막의 응력이 가장 약하거나 가장 강한 막의 지점에서 시작되는 것으로 관찰된다.^[7]

적용들

인터빌라이어 병력은 극히 중요한 생물의학 용도를 가진 막 융합을 중재하는 데 핵심적인 역할을 한다.^[11]

• 멤브레인 융합의 가장 중요한 적용은 항체-세척과 불멸의 B세포의 융합으로 발생하는 세포인 하이브리드오마스의 생산이다.하이브리드마는 단일클론 항체의 생산을 위해 산업에서 사용된다.
• 막융합은 암 면역요법에도 큰 역할을 한다.현재, 암 면역 치료의 접근법 중 하나는 세포막의 특정 종양 항원을 나타내는 덴드리트 세포의 예방접종을 포함한다.대신 종양 세포와 덴드리트 세포의 융합으로 얻은 하이브리드 세포를 사용할 수 있다.이 잡종들은 그들의 막에 있는 종양과 관련된 항원을 표현하는 데 도움을 줄 것이다.
• 막융합을 더 잘 이해하면 유전자 치료의 개선으로 이어질 수도 있다.

참고 항목

• 세포막
• 하이드레이트
• 소수성 효과
• 지질 빌라이어
• 표면 힘 장치

참조