인지질 이중층세포막에 대한 연구는 실험과 시뮬레이션 모두 현재까지 활발히 진행되어왔다. 그러나 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DOPC)/1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DSPC) 조합 세포막 시스템에 대한 구조적, 동역학적, 그리고 상 거동에 대한 연구는 아직까지 진행된 바가 없다. 따라서 본 연구에서는 ...
1. DOPC/DSPC 세포막의 구조적 동력학적 물성변화 및 상 거동에 관한 연구
인지질 이중층세포막에 대한 연구는 실험과 시뮬레이션 모두 현재까지 활발히 진행되어왔다. 그러나 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DOPC)/1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DSPC) 조합 세포막 시스템에 대한 구조적, 동역학적, 그리고 상 거동에 대한 연구는 아직까지 진행된 바가 없다. 따라서 본 연구에서는 원자 모델을 사용한 분자 동역학 컴퓨터 시뮬레이션을 이용해 여러가지 조성으로 이루어진 DOPC/DSPC 인지질 이중층 모델 세포막에 대해 구조적, 동역학적, 그리고 상 거동(phase behavior)에 대한 정보를 얻고자 하였다. 본 연구에서는 지질 당 면적, 세포막 두께, 중수소order파라미터, 인지질 꼬리 각도 분포, 2차원 radius of gyration (Rg) 등의 계산을 통해 순수한 DOPC 세포막에 DSPC 지질이 포함될 때의 여러가지 물성변화를 살펴보았으며, 특히 모든 DOPC가 DSPC로 대체되는 경우 liquid-crystalline phase (L��) ⟶ ripple phase (P��)로의 상변화가 일어나는 것을 관찰할 수 있었다. 또한 순수한 DSPC 인지질 이중층 세포막 시스템에 대해 P�� 상의 존재를 확인하기 위해 다양한 온도에서 추가적인 시뮬레이션을 진행하였고, 그 결과 DSPC 100% 시스템의 온도에 따른 상 분포를 확인할 수 있었다.
2. DBD플라즈마 처리에 의한 DOPC 인지질 이중층 세포막의 물성변화 연구
인지질의 산화와 그로 인한 인지질 이중층 세포막의 물성변화는 최근 많은 주목을 받고 있다. 하지만 그에 대한 연구는 많이 진행되어있지 않은 상태이다. 본 연구에서는 분자 동역학 시뮬레이션을 이용해 세포막에 플라즈마가 처리될 때 생성되는 산화된 지질에 의한 세포막의 구조적 물성변화에 대한 연구를 진행하였다. 그 결과, 다양한 종류의 산화된 지질을 순수한 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DOPC) 세포막에 도입했을 때 지질 당 면적이 증가하고 세포막 두께의 감소가 나타나는 것을 확인하였으며, 특히 세포막 내의 산화된 지질이 세포막으로부터 빠져나가면서 소수성인 세포막 내에 물기둥이 형성되는 것을 관찰하였다. 여기에 더해 산화된 지질들의 농도에 따른 영향을 보기 위해 여러 농도의 산화된 지질을 도입하여 그 때의 세포막의 물성변화를 살펴보았는데, 그 결과 산화된 지질의 양이 늘어날수록 세포막의 지질 당 면적이 증가하고 세포막의 두께가 감소하는 것을 확인하였다. 또한 농도가 증가할수록 세포막으로부터 빠져나가는 산화된 지질의 양이 증가하였고 그 속도가 빨라졌으며, 그로 인해 세포막 내부로 투과하는 물의 양도 많아지는 것을 발견하였다.
1. DOPC/DSPC 세포막의 구조적 동력학적 물성변화 및 상 거동에 관한 연구
인지질 이중층 세포막에 대한 연구는 실험과 시뮬레이션 모두 현재까지 활발히 진행되어왔다. 그러나 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DOPC)/1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DSPC) 조합 세포막 시스템에 대한 구조적, 동역학적, 그리고 상 거동에 대한 연구는 아직까지 진행된 바가 없다. 따라서 본 연구에서는 원자 모델을 사용한 분자 동역학 컴퓨터 시뮬레이션을 이용해 여러가지 조성으로 이루어진 DOPC/DSPC 인지질 이중층 모델 세포막에 대해 구조적, 동역학적, 그리고 상 거동(phase behavior)에 대한 정보를 얻고자 하였다. 본 연구에서는 지질 당 면적, 세포막 두께, 중수소 order 파라미터, 인지질 꼬리 각도 분포, 2차원 radius of gyration (Rg) 등의 계산을 통해 순수한 DOPC 세포막에 DSPC 지질이 포함될 때의 여러가지 물성변화를 살펴보았으며, 특히 모든 DOPC가 DSPC로 대체되는 경우 liquid-crystalline phase (L��) ⟶ ripple phase (P��)로의 상변화가 일어나는 것을 관찰할 수 있었다. 또한 순수한 DSPC 인지질 이중층 세포막 시스템에 대해 P�� 상의 존재를 확인하기 위해 다양한 온도에서 추가적인 시뮬레이션을 진행하였고, 그 결과 DSPC 100% 시스템의 온도에 따른 상 분포를 확인할 수 있었다.
2. DBD 플라즈마 처리에 의한 DOPC 인지질 이중층 세포막의 물성변화 연구
인지질의 산화와 그로 인한 인지질 이중층 세포막의 물성변화는 최근 많은 주목을 받고 있다. 하지만 그에 대한 연구는 많이 진행되어있지 않은 상태이다. 본 연구에서는 분자 동역학 시뮬레이션을 이용해 세포막에 플라즈마가 처리될 때 생성되는 산화된 지질에 의한 세포막의 구조적 물성변화에 대한 연구를 진행하였다. 그 결과, 다양한 종류의 산화된 지질을 순수한 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DOPC) 세포막에 도입했을 때 지질 당 면적이 증가하고 세포막 두께의 감소가 나타나는 것을 확인하였으며, 특히 세포막 내의 산화된 지질이 세포막으로부터 빠져나가면서 소수성인 세포막 내에 물기둥이 형성되는 것을 관찰하였다. 여기에 더해 산화된 지질들의 농도에 따른 영향을 보기 위해 여러 농도의 산화된 지질을 도입하여 그 때의 세포막의 물성변화를 살펴보았는데, 그 결과 산화된 지질의 양이 늘어날수록 세포막의 지질 당 면적이 증가하고 세포막의 두께가 감소하는 것을 확인하였다. 또한 농도가 증가할수록 세포막으로부터 빠져나가는 산화된 지질의 양이 증가하였고 그 속도가 빨라졌으며, 그로 인해 세포막 내부로 투과하는 물의 양도 많아지는 것을 발견하였다.
1. Structure, Dynamics, and Phase Behavior of DOPC/DSPC Mixture Membrane Systems
Phospholipid lipid bilayer cell membrane systems have actively been studied for a long time. However, structural, dynamical, and phase behavior of 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DOPC)/1,2-distearoyl-...
1. Structure, Dynamics, and Phase Behavior of DOPC/DSPC Mixture Membrane Systems
Phospholipid lipid bilayer cell membrane systems have actively been studied for a long time. However, structural, dynamical, and phase behavior of 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DOPC)/1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DSPC) mixture membrane have not yet fully studied. Hence, in this study, using the all atomistic molecular dynamic (MD) simulations, structural, dynamical, and phase behavior of DOPC/DSPC model cell membranes with various compositions are investigated. Area per lipid, membrane thickness, deuterium order parameter (SCD), tail angle distribution, and 2D radius of gyration (Rg) are calculated when the DSPC lipids are introduced to the pure DOPC membrane. Especially, as the DOPC lipids are replaced by DSPC, the phase transition from liquid-crystalline (L��) to ripple phase (P��) occurrs. Also, in order to confirm the existence of the ripple phase for the pure DSPC membrane, we additionally built up DSPC 80%, 90%, and 100% membranes with different temperature from 308 K to 338 K and we obtained various phases of pure DSPC membranes.
2. Effects of Dielectric Barrier Discharge (DBD) Plasma Treatment on Model DOPC Membranes
Oxidation of phospholipids and the effects of oxidized phospholipid in cell membranes have recently attracted much interest from many scientists. However, there are relatively few studies of oxidized cell membrane systems in both experiments and computer simulations. In this study, using the molecular dynamic (MD) simulations, we report the effects of dielectric barrier discharge (DBD) plasma treatment on model DOPC cell membrane, which induces the phospholipid oxidization. Upon the plasma treatment, area per lipid is increased and hydrophobic thickness is decreased along with the generation of various types of oxidized lipids (OX1, OX2, and OX3). Especially, some of oxidized lipids escape from membrane and induce the formation of water pore in the cell membrane. In addition, we built up additional systems with different concentrations of OX3 lipids and found that area per lipid is increased and hydrophobic thickness is decreased with increasing OX3 lipids. Also, more OX3 lipids escape from the membrane and larger amounts of water pore are formed with increasing the concentration of OX3 lipids.
1. Structure, Dynamics, and Phase Behavior of DOPC/DSPC Mixture Membrane Systems
Phospholipid lipid bilayer cell membrane systems have actively been studied for a long time. However, structural, dynamical, and phase behavior of 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DOPC)/1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DSPC) mixture membrane have not yet fully studied. Hence, in this study, using the all atomistic molecular dynamic (MD) simulations, structural, dynamical, and phase behavior of DOPC/DSPC model cell membranes with various compositions are investigated. Area per lipid, membrane thickness, deuterium order parameter (SCD), tail angle distribution, and 2D radius of gyration (Rg) are calculated when the DSPC lipids are introduced to the pure DOPC membrane. Especially, as the DOPC lipids are replaced by DSPC, the phase transition from liquid-crystalline (L��) to ripple phase (P��) occurrs. Also, in order to confirm the existence of the ripple phase for the pure DSPC membrane, we additionally built up DSPC 80%, 90%, and 100% membranes with different temperature from 308 K to 338 K and we obtained various phases of pure DSPC membranes.
2. Effects of Dielectric Barrier Discharge (DBD) Plasma Treatment on Model DOPC Membranes
Oxidation of phospholipids and the effects of oxidized phospholipid in cell membranes have recently attracted much interest from many scientists. However, there are relatively few studies of oxidized cell membrane systems in both experiments and computer simulations. In this study, using the molecular dynamic (MD) simulations, we report the effects of dielectric barrier discharge (DBD) plasma treatment on model DOPC cell membrane, which induces the phospholipid oxidization. Upon the plasma treatment, area per lipid is increased and hydrophobic thickness is decreased along with the generation of various types of oxidized lipids (OX1, OX2, and OX3). Especially, some of oxidized lipids escape from membrane and induce the formation of water pore in the cell membrane. In addition, we built up additional systems with different concentrations of OX3 lipids and found that area per lipid is increased and hydrophobic thickness is decreased with increasing OX3 lipids. Also, more OX3 lipids escape from the membrane and larger amounts of water pore are formed with increasing the concentration of OX3 lipids.
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