Study of the interactions of cationic lipid with the components of bacterial cellular membranes in the presence of inorganic electrolyte

Celem pracy było zbadanie wpływu syntetycznego lipidu kationowego, chlorku 1-palmitoilo-2-oleoeilo-sn-glicero-3-etylofosfocholiny (EPOPC), na modelową błonę komórkową bakterii. Do badań wybrano dwa rodzaje lipidów, będących głównymi składnikami błon bakteryjnych tj. 1-palmitoilo-2-oleoilo-sn-glicero-3-fosfoetanoloaminę (POPE) i 1-palmitoilo-2-oleoilo-sn-glicero-3-fosfoglicerol (POPG). Wpływ dodatku fosfolipidu kationowego (EPOPC) na poszczególne składniki lipidowe membran badano z zastosowaniem techniki monowarstw Langmuira. Zarejestrowano izotermy kompresji dla układów dwuskładnikowych (POPE/EPOPC, POPG/EPOPC) i trójskładnikowych (POPE/POPG/EPOPC), gdzie stosunek POPE/POPG=3:1 był stały i odpowiadał ich proporcji w naturalnych błonach bakterii. Na tej podstawie obliczono współczynniki ściśliwości, średnią powierzchnię oraz średnią nadmiarową powierzchnię cząsteczkową. Stwierdzono, że monowarstwy dwuskładnikowe zawierające POPG i EPOPC w stosunku równomolowym należą do najbardziej skondensowanych i uporządkowanych, a oddziaływania elektrostatyczne między ich składnikami są silniej przyciągające w porównaniu do tych występujących w monowarstwach jednoskładnikowych. Ponadto, stwierdzono, że wprowadzenie EPOPC do mieszanych monowarstw zawierających POPE powoduje osłabienie oddziaływań wodorowych między cząsteczkami POPE oraz obniżenie stopnia kondensacji i uporządkowania monowarstw.

The aim of this work was to study the effect of synthetic cationic lipid, 1-pamitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-ethylophosphocholine (EPOPC) on the model cellular membrane of bacteria. The studies were performed for two types of lipids being the main components of bacterial membranes i.e. 1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphoglycerol (POPG) and 1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamin (POPE). The influence of cationic phospholipid (EPOPC) on each of the lipids components of membranes was investigated with Langmuir monolayer technique. The compression isotherms were recorded for binary (POPE/EPOPC, POPG/EPOPC) and ternary systems (POPE/POPG/EPOPC), where the proportion of POPE/POPG=3:1 was constant and corresponded to the composition of bacteria membranes. Based on the collected data the compression modulus, the mean area per lipid and excess mean area per lipid values were calculated. It was found that binary monolayers which consist of POPG and EPOPC in equimolar ratio are the most condensed and ordered and the electrostatic forces between their components are more attractive than those in one-component films. Moreover, it was found that the addition of EPOPC into mixed monolayers containing POPE weakens hydrogen bonds between POPE molecules and reduces the degree of condensation and ordering of monolayers.