In deuterium NMR spectra of phosphatidylethanolamine bilayers with an extremely high content of saturated fatty acids, each C1 deuteron of the glycerol backbone gave rise to a doublet. This suggests the presence of two backbone conformations, the exchange between which is slow on an NMR time scale. The origin of the two conformations has been investigated in this work using saturated 1,2-diacyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine specifically deuterated in the glycerol backbone. The results showed that the two conformations originate from different domains, which have different fatty acid compositions. The differential scanning calorimetry of the bilayers suggested that the size of the domain is not large enough to show an independent phase transition. Thus, the formation of microdomains in the phosphatidylethanolamine bilayers has been concluded. Conformational difference in different domains was shown to be restricted to the C1 position of the glycerol backbone. The microdomains of phosphatidylethanolamine were retained even in the presence of other phospholipids.
In this study, the molecular dynamics simulation of 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DOPC) single molecule was conducted by changing the solvent properties in order to investigate the change in the glycerol backbone structure in phospholipids according to the solvent properties. DOPC has three different conformations according to glycerol C1-C2 bond: A(θ3 = trans, θ4 = gauche), B(θ3 = gauche, θ4 = gauche-), C(θ3 = gauche-, θ4 = trans). Changes in the glycerol backbone structure of the DOPC were examined using the solvent's dielectric constant and surface tension constant as variables. As a result, the population of the B structure increased as the dielectric constant increased. The reason is that the solvation energy of the B structure is larger than that of A. In addition, as the surface tension constant increased, the population of the B structure increased because the surface area of B was smaller than that of A. The results of these studies are expected to be used in the study of phospholipid structure in the future.
Two types of glycerolipids [monoacylglycerols (MAG) and cyclitols] were isolated by reversed phase high-performance liquid chromatography from the methanol extracts of a marine sponge, and analyzed by fast atom bombardment mass spectrometry (FAB-MS) in positive-ion mode. FAB mass spectra of these compounds yielded protonated molecules $[M + H]^+$ and abundant sodiated molecules $[M + Na]^+$ from a mixture of 3-nitrobenzyl alcohol and NaI. The structures of these compounds were elucidated by FAB-collisional-induced dissociation (CID)-tandem mass spectrometry. We carried out collision-indused dissociation (CID) of these lipids in B/E-linked scan mode. The CID B/E-linked scan of $[M + H]^+$ and $[M + Na]^+$ precursor ions resulted in the formation of numerous characteristic product ions through a series of dissociative processes. The product ions formed by charge-remote fragmentation (CRF) provided important information for the identification of the acyl chain structure substituted at the glycerol backbone. Some of the product the ions were diagnostic for the presence of a glycerol backbone or acyl chain structure.
Kim, Andre;Jeong, In-Chul;Shim, Yoon-Bo;Kang, Shin-Won;Park, Jang-Su
BMB Reports
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v.34
no.5
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pp.446-451
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2001
The interaction of cytochrome c with binary phospholipid mixtures was investigated by solid-state $^2H$- and $^{31}P$-NMR. To examine the effect of the interaction on the glycerol backbones, the glycerol moieties of phosphatidylcholine (PC), and cardioliph (CL) were specifically deuterated. On the binding of cytochrome c to the binary mixed bilayers, no changes in the quadrupole splittings of each of the components were observed for the PC/PG, PE/CL and PE/PG liposomes. In contrast, the splittings of CL decreased on binging of protein to the PC/CL liposomes, although those of PC did not change at all. This showed that cytochrome c specifically interacts with CL in PC/CL bilayers, and penetrates into the lipid bilayer to some extent so as to perturb the dynamic structure of the glycerol backbone. This is distinctly different from the mode of interaction of cytochrome c with other binary mixed bilayers. In the $^{31}P$-NMR spectra, line broadening and a decrease of the chemical shift anisotropy were observed on the binding of cytochrome c for all binary mixed bilayers that were examined. These changes were more significant for the PC/CL bilayers. Furthermore, the line broadening is more significant for PC than for CL in PC/CL bilayers. Therefore, it can be concluded that with the polar head groups, not only CL but also PC are involved in the interaction with cytochrome c.
The effect of ginseng glycosides and their aglycones on the thermodynamic characteristics of membranes from dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) was investigated. Total saponins (TS) from Korean red ginseng, Panax ginseng C.A. Meyer, interacted with the Eel Phase of lipid in the Polar region and did not penetrate the deeper glycerol backbone of lipid molecule. From the all investigated components of TS (aglycons and ginsenosides), only 20-(S)-panaxadiol (PD) had an effect similar to TS. High concentration of TS penetrated in hydrophobic Cl-C8 region. The presence of cholesterol did not influence the interaction of TS with DPPC. An elimination of transition, however, took place at 10~100 $\mu\textrm{g}$/ml of TS. DPPC had a low ability to interact with cholesterol (CHL) as compared with other lecithins except ethanolamine. From our results, only TS and PD, at high concentrations (100 mol%), influenced the phase transition of mixture of DPPC:CHL.
Proceedings of the Korean Society of Postharvest Science and Technology of Agricultural Products Conference
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2003.10a
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pp.164.2-165
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2003
Structured lipids (SLs) are defined as triacylglycerols to change the fatty acid composition in the glycerol backbone and lipases are known as a powerful tool for the syntheses of SLs. Structured lipid from corn oil, capric acid, and conjugated linoleic acid (CLA) by transesterification reaction and using several amounts of immobilized lipase RM IM (from Rhizomucor miehei) was studied, and 4% of lipase amount was selected for further study as the optimal amount. Comparison the chemical properties (free fatty acid value, iodine value, saponification value, tocopherols, and color analysis), solidification behavior, and volatile fractions (from headspace SPME GC-MS) between com oil and SL com oil was obtained.
Ro09-0198, a cyclic peptide isolated from culture filtrates of Streptoverticillium griseoverticillatum, induced lysis of erythrocytes. Ro-09-0198-induced hemolysis was temperature-dependent and the sensitivity of hemolysis differed greatly among animal species. Preincubation of the peptide with phosphatidylethanolamine reduced the hemolytic activity, whereas other phospholipids present in erythrocytes in nature had no effect. A study of the structural requirements on phosphatidylethanolamine necessary for interaction with the peptide indicates that Ro09-0198 recognizes strictly a particular chemical structure of phosphatidylethanolamine: dialkylphosphoethanolamine as well as 1-acylglycerophosphoethanolamine showed the same inhibitory effct on hemolysis induced by Ro09-0198 as diacylphosphatidyl-ethanolamine, whereas phosphoethanolamine gave no inhibitory effect. Neither phosphatidyl-N-monomethylethanolamine nor alkylphosphopropanolamine had an inhibitory effect. Proton resonances of the peptide were observed in dimethyl sulfoxide solution in the presence of 1-dodecanoyl-sn-glycerophosphoethanolamine. This peptide caused permeability increase and aggregation of liposomes containing phosphatidylethanolamine. A glycerol backbone and a primary amino group of phosphatidylethanolamine are necessary for interaction with Ro09-0198 to cause membrane damage. Ro09-0198 induced a selective permeability change on liposomes. Glucose and umbelliferyl phosphate were effluxed significantly, but sucrose was only slightly permeable and inulin could not be released. Platelet aggregation and serotonin release simultaneously induced by Ro09-0198. Addition of peptide to rat platelet, loaded with the fluorescent $Ca^{++}$ chelator quin-2, caused immediate rise in cytosolic free $Ca^{++}$ to liposomal membrane containing phosphatidylethanolamine was observed dose dependently.
Some rheological properties of subfractions for dextran in the molecular weights range from $3{\times}10^4$ to $2{\times}10^6$ was investigated at room temperature. The dependence of the viscosity on concentration, shear rate, pH & ionic strength, temperature and solvent effect was observed. From the experimental data the Mark-Houwink viscosity equation in water at $25^{\circ}C$ was determined for samples having the molecular weight ranging from $3{\times}10^4$ to $2{\times}10^6$ as$[{\eta}]=3.1{\times}10^{-3}\;Mw^{0.39}(in\;dl/g)$. The intrinsic stiffness of the dextran backbone was estimated by evaluating the 'characteristic ratio' $C_{\infty}$, which is below the 0.082. In the concentrated region, the viscosity was decreased with increasing shear rate and was exponentially decreased with raising temperature, the viscosity showed the maximum value at neutral condition. From the experimental data, it was concluded that dextran chain, linked by the ${\alpha}-1$, 6-glucosidic linkage, behaves like a flexible random coil chain in aqueous solution, dextran solutions were pseudoplastic power law fluids among the empirical models of non-Newtonian behavior. Urea was an active reagent which increases the viscosity and swells dextran while pyrididine and glycerol were inactive reagents. Also, it could be estimated that the formation of gel structure is promote to the neutral state, the molecular weight larger than $2{\times}10^5$, when electrolytic concentration is IN and Ureas is use to solvent.
Journal of the Korean Applied Science and Technology
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v.16
no.3
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pp.263-271
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1999
We checked the presence of phospholipase $A_2(PLA)_2$ which could split the ester bond at the position 2 in the glycerol backbone of glycerophospholipids, in the cells of hyperthermophiles of Pyrococcus horikoshii and Sulfolobus acidocaldarius. The results obtained are as follows; (1). Pyrococcus horikoshii cells were grown in obligate anaerobic conditions at $95^{\circ}C$ and they needed sulfur as energy source instead of oxygen, while Sulfolobus acidocaldarius species grew well in the aerobic medium (pH 2.5) containing yeast and sucrose at $75^{\circ}C$. (2). Pyrococcus horikoshii cells produced phospholipase $A_2$ in the cell culture media although this species did not show lipase activity at least in the pH range of 1.5 ${\sim}$ 3.5. Sulfolobus acidocaldarius cells produced lipase hydrolyzing triacylglycerols such as triolein, but did not split any kind of phospholipids used as substates. (3). The compound of 1-decanoyl-2-(p-nitrophenylglutaryl) phosphatidylcholine was not suitable for a substrate in this experiment, though frequently used as a subtrate for checking presence of phospholipase $A_2$, for its decomposi-tion in this experiment. The L-${\alpha}$-phosphatidylcholine-${\beta}$-[N-7-nitrobenz-2-oxa-1, 3-diazol]aminohexanoyl-${\gamma}$-hexadecanoyl labelled with a fluorescent material, did not show any migration of acyl chains in the molecule during the reaction with phospholipase $A_2$ under a hot condition. (4). Phospholipase $A_2$ in the cells of Pyrococcus horikoshii, showed the optimum activity at $pH6.7{\sim}7.2$ and $95{\sim}105^{\circ}C$, respectively, and was activated by addition of calcium chloride solution. Andthe phospholipase $A_2$ specifically hydrolyzed glycero-phospholipids such as phosphatidyl choline, phosphatidyl ethanolamine, phosphatidyl serine and phosphatidyl inositol, but could not split phospholipid containing ether bonds in the molecule such as DL -${\alpha}$-phosphatidylcholine-${\beta}$-palmitoyl-${\gamma}$-O-hexadecyl, DL-${\alpha}$-phosphati- dylcholine-${\beta}$- oleoyl-${\gamma}$-O-hexadecyl, DL-phosphatidylcholine-dihexadecyl.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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