Oddziaływania membrany lipidowej z d-α-tokoferolem w zależności od jego stężenia

• Autorzy: Krzysztof Dwiecki , Aleksander Sieger , Paweł Górnaś , Małgorzata Nogala-Kałucka , Krzysztof Polewski

Warianty tytułu

Interactions Between the Lipid Membrane and D-α-tocopherol Depending on its Concentration

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

Celem badań było określenie mechanizmów oddziaływania cząsteczek D-α-tokoferolu pomiędzy sobą w zależności od stężenia w rozpuszczalnikach organicznych oraz w membranie lipidowej, stanowiącej prosty model błony komórkowej. Jednym z aspektów badań była ocena wpływu zwiększonego stężenia tego homologu na strukturę membrany. Badania polegały na pomiarach właściwości spektroskopowych (absorbancji i emisji fluorescencji) D-α-tokoferolu o różnych stężeniach w membranie lipidowej, n-heksanie i metanolu. Wyniki pomiarów absorbancji i emisji fluorescencji w rozpuszczalnikach homogenicznych dowiodły, że wzrostowi stężenia D-α-tokoferolu towarzyszyło powstawanie dimerów w wyniku pojawienia się niekowalencyjnych oddziaływań pomiędzy cząsteczkami tokoferolu, przy stężeniu powyżej 460 mM w n-heksanie oraz 180 mM w metanolu. Mechanizm oddziaływania D- α -tokoferolu w membranach i z membranami jest inny niż w rozpuszczalnikach homogenicznych. Stwierdzono, że D-α-tokoferol obecny w membranie lipidowej wywierał wpływ na jej strukturę. Monomery D-α-tokoferolu ulegały wbudowaniu w membranę, a przekroczenie granicznych stężeń tej substancji w błonie lipidowej (140 μM przy stężeniu membrany 0,2 mg/cm³) oraz 420 μM w przypadku membrany o stężeniu 2 mg/cm³) powodowało zaburzenie lamelarnej struktury dwuwarstwy oraz pojawienie się konglomeratów wiążących tokoferol i usuwających go z wodnej dyspersji. Wykazano również, że dzięki wygaszaniu fluorescencji za pomocą akrylamidu, D- α -tokoferol łącznie z częścią chromanolową był całkowicie ulokowany w fazie lipidowej. (abstrakt oryginalny)

EN

The objective of the investigations performed was to determine the mechanism of interactions between particles of D-α-tocopherol in relation to its concentration in organic solvents and in a lipid membrane. The latter one is the simple model of a cellular membrane. One of the aspects investigated was to assess the impact of increased concentration of this homologue on the membrane structure.The investigations in question comprised measurements of spectroscopic properties (absorbance and emission of fluorescence) of D-α-tocopherol showing different concentration levels in the lipid membrane, methanol, and n-hexane.Results of the measured values of absorbance and emission of fluorescence showed that dimers were formed while the concentration value of D-α-tocopherol increased. The formation of dimers resulted from the fact that particles of D-α-tocopherol began to non-covalently interact among each other as soon as the concentration level was over 460 μM in n-hexane, and 180 μM in methanol. The mechanism of D-α-tocopherol interacting in membranes and with membranes differs from the mechanism of such an interaction in homogeneous solvents. It was stated that when D-α-tocopherol was present in the lipid membrane, then, it impacted the structure of this membrane. The monomers of D-α-tocopherol were built into the membrane, and when the concentration of D-α-tocopherol exceeded the limiting concentration levels in the lipid membrane (140 μM at a concentration level of the membrane of 0.2 mg/cm³, and 420 μM - at 2 mg/cm³), the lamellar structure of bilayer was disordered, and conglomerates appeared, which bonded the D-α-tocopherol and removed it from the aqueous dispersion. It was also evidenced that owing to quenching the fluorescence with acrylamide, the D-α-tocopherol including the chromanol ring were entirely located in the lipid phase. (original abstract)

Słowa kluczowe

PL

Biochemia; Fizyka; Żywność; Witaminy

EN

Biochemistry; Physics; Food; Vitamins

• Czasopismo: Żywność: nauka - technologia - jakość
• Rocznik: 2004
• Numer: R. 11, nr 3 (40), Supl.
• Strony: 37--44

Twórcy

autor

Krzysztof Dwiecki

• Akademia Rolnicza w Poznaniu

autor

Aleksander Sieger

• Akademia Rolnicza w Poznaniu

autor

Paweł Górnaś

• Akademia Rolnicza w Poznaniu

autor

Małgorzata Nogala-Kałucka

• Akademia Rolnicza w Poznaniu

autor

Krzysztof Polewski

• Akademia Rolnicza w Poznaniu

Bibliografia

• Asai Y., Nomura T., Watanabe S.: Interaction of α-tocopherol and soybean oil with phosphatidylocholine and their formation of small dispersed particles. J. Colloid Interface Sci., 1999, 214, 79-84.
• Dave P.C.: Investigating structural changes in the lipid bilayer upon insertion of the transmembrane domain of the membrane-bound protein phospholamban utilizing 31P and 2H solid-state NMR spectroscopy. Biophys. J., 2004, 86 (3), 1564-1573.
• Gaede H.C., Gawrisch K.: Lateral diffusion rates of lipid, water, and a hydrophobic drug in a multilamellar liposome. Biophys. J., 2003, 85 (3), 1734-1740.
• Gutierez M.E., Garcia A.F., Africa de Madariaga M., Sagrista M.L., Casada F.J., Mora M.: Interaction of tocopherols and phenolic compounds with membrane lipid components: Evaluation of their antioxidant activity in a liposomal model system. Life Science, 2003, 72, 2337-2360.
• Mukhopadhyay P., Vogel H.J., Tieleman D.P.: Distribution of pentachlorophenol in phospholipid bilayers: A molecular dynamics study. Biophys. J., 2004, 86 (1), 337-345.
• Rutkowski A., Gwiazda S., Dąbrowski K.: Substancje dodatkowe i składniki funkcjonalne żywności, Agro Food Technology, Czelad 1997.
• Vogel A., Scheidt H.A., Huster D.: The distribution of lipid attached spin probes in bilayers: Application to membrane protein topology. Biophys. J., 2003, 85 (3), 1691-1701.
• Wang X., Quinn P.: Vitamin E and its function in membranes. Progress in Lipid Research, 1999, 38, 309-336.