Dispersões aquosas do fosfolipídio aniônico DMPG (dimiristoilfosfatidil glicerol) apresentam um comportamento térmico muito peculiar e interessante, principalmente em baixa força iônica. Neste trabalho, mostramos que o DMPG em baixa força iônica apresenta dois regimes com comportamentos térmicos muito distintos, dependendo da concentração lipídica. Acima de uma certa faixa de concentração c\' (c\' = 0,4 ± 0,2 mM), a transição principal gel - cristal-líquido do DMPG não se dá de uma forma brusca, em um intervalo estreito de temperatura, como em muitos dispersões lipídicas, mas apresenta uma região de transição gel - cristal-líquido delimitada por temperaturas aqui denominadas Tmon e Tmoff. Na condição de força iônica mais estudada (tampão Hepes + 2 mM NaCl), Tmon = 17, 5 °C e Tmoff - 35 ºC. Essa região é chamada, no presente trabalho, de fase intermediária, por estar entre as fases gel e fluida, e por conter propriedades específicas, tais como baixo espalhamento de luz e de raio-X de baixo ângulo, e alta condutividade elétrica e viscosidade. A extensão em temperatura da fase intermediária diminui com o aumento da força iônica e concentração lipídica, até que uma temperatura de transição de fase única, centrada em T\"\" é observada. As diversas técnicas utilizadas neste trabalho (espalhamento de luz, calorimetria diferencial de varredura, ressonância paramagnética eletrônica, anisotropia de fluorescência, espalhamento de raio-X de baixo ângulo e microscopia ótica), sugerem que em T mon ocorre um aumento considerável no potencial eletrostático de superfície, levando a um aumento da repulsão entre cabeças polares adjacentes e possivelmente entre vesículas. Esse processo dispararia o início da fusão das cadeias hidrocarbônicas e só seria completado acima de Tmoff. A fase intermediária é caracterizada por um empacotamento não usual da membrana, que pode ser causado pela presença de regiões de altíssima curvatura com grande mobilidade e, possivelmente, com uma maior densidade superficial de cargas. Por outro lado, o comportamento térmico do DMPG abaixo de c\' é bem distinto. A fase intermediária não está presente e o sistema apresenta uma transição de fase centrada em uma única temperatura, Tm. O valor de Tm cresce de 27,5 °C em 0,1 mM DMPG para 41°C em 5 µM DMPG. Um valor tão alto de Tm no regime concentrado foi obtido somente em pH baixo, quando o DMPG encontra-se em seu estado protonado. Foi observado que o valor de T nv contrário ao esperado em dispersões lipídicas carregadas, diminui consideravelmente com o aumento da concentração de NaCl. Propusemos, então, que abaixo de c\' ocorre uma mudança acentuada na superfície da bica ma da, tendo como conseqüência um enorme aumento da afinidade por prótons dos grupos fosfato do DMPG, levando à neutralização completa da superfície lipídica em tomo de 5 µM. Os resultados obtidos no presente trabalho são muito interessantes do ponto de vista do estudo físico-químico de agregados anfifílicos carregados. Além disso, as propriedades do fosfolipídio aniônico DMPG podem ter alguma relevância biológica em domínios específicos de membranas de procariontes. / Aqueous dispersions of the anionic phospholipid DMPG (dimyristoylphosphatidyl glycerol) present a very interesting and peculiar thermal behavior, mainly at low ionic strength. In this work, we show that DMPG at low ionic strength presents two regimes with very different thermal behaviors, depending on the lipid concentration. Above a certain concentration range c\' (c\' = 0,4 ± 0,2 mM), the gel-fIuid main transition of DMPG does not occur in a narrow temperature interval, as shown by many lipid dispersions, but rather presents a gel-fIuid transition region de!imited by temperatures here called Tmon and T moff. At the standard iOIÚC strength condition used (Hepes buffer + 2 mM NaCI), Tmon = 17.5 °C and Tmoff ~35 ºC This region is called intermediate phase in the present work, since it occurs between the gel and fIuid phases, and due to its specific properties, such as low light and small angle X-ray scattering, and high electrical conductivity and viscosity. The temperature extension of the interrnediate phase decreases with the increase in iOIÚC strength and lipid concentration, till a single main phase transition, centered at T DV is observed. The different techniques used in this work (light scattering, differential scanrung calorimetry, electron spin resonance, fluorescence anisotropy, small angle X-ray scattering and optical microscopy), suggest that a considerable increase in the electrostatic surface potential occurs at Tmon, leading to an increase in the repulsion between adjacent headgroups, and possibly between vesicles. This process would trigger the beginrúng of the melting of the hydrocarbon chains, which would finish above TmolE. The intermediate phase is characterized by a non-usual membrane packing, that could be caused by the presence of highly curved regions presenting a loose packing, possibly with higher surface charge density. On the other hand, the thermal behavior of DMPG below é is very different. The intermediate phase is not present and the system displays a main phase transition centered at a unique temperature, Tm The value of Tm increases from 27.5 °C at 0.1 mM DMPG to 41°C at 5 µM DMPC. Such a high T m value was only found in concentrated DMPG dispersion at low pH, when DMPG is in its protonated state. We observed that the T m value, contrary to the expected for charged lipid dispersions, decreases significantly with the increase in NaCI concentration. We propose, then, that below c\' the surface bilayer markedly changes, resulting in a huge increase in the proton affinity to the DMPG phosphate groups, which would lead to a complete neutralization of the lipid surface around 5 µM. The results presented here are very interesting concerning the physical chernistry of charged amphiphilic aggregates. Furthermore, the properties of the anionic phospholipid DMPG might have some biological relevance in specific domains of prokaryotic membranes.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-12072012-142519 |
| Date | 27 April 2001 |
| Creators | Riske, Karin do Amaral |
| Contributors | Lamy, Maria Teresa Moura |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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