Cardiolipin in phospholipid bilayers : a calorimetric study

Abstract

The purpose of this study was to understand cardiolipins behavior in different pH: 5.5, 7 and 9. Cardiolipins miscibility in other bilayers as 1,2-dimyrilstoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DMPC) and 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DOPC) were also studied. The instrument used in this study was a differential scanning calorimetry. The conclusions that could be drawn from the scans were that cardiolipin has different phase behavior in different pH because of the charge and that the phase behavior get more complex with higher charge. With the mixed systems with cardiolipin and DMPC it was shown that cardiolipin was miscible in DMPC bilayers with a low concentration cardiolipin and that the miscibility decreased with increased concentration of cardiolipin. But with higher pH values cardiolipin was miscible in even higher concentrations of cardiolipin. This indicates that with higher charge on the cardiolipins headgroup it is easier for cardiolipin to dissolve in a bilayer. It was also show that cardiolipin was easier dissolved in bilayers in liquid crystalline phase as DOPC, than bilayers in a solid phase as DMPC.

Abstract (Swedish)

Populärvetenskaplig sammanfattning
Cellerna i kroppen speciella cellmembran som består till största delen av protein och lipider och kolhydrater. Det finns flera sorts lipider, de består av en huvudgrupp som kan ha olika laddning och som är hydrofil, vilket innebär att den är vatten älskande samt en eller flera kolsvansar som är hydrfoba, det vill säga, ogillar vatten. Dessa lipiderna kommer organisera sig i strukturer av bilager i vattenmiljöer. De vattenogillande kolkedjorna vänder sig då mot mitten och de vatten älskande huvudgrupperna mot vattnet. Dessa bilagerna kan ha olika fas beteende i den meningen att kolkedjorna kan vara i ett fast eller flytande tillstånd beroende på temperatur, pH, salt koncentration etc.

Den lipiden som studeras i denna studie heter cardiolipin. Det är en lipid med fyra kolkedjor och har en huvudgrupp som kan ha en laddning på -1 till -2 beroende på pH. Frågorna som denna studie kretsar runt hur cardiolipins fasbeteende beror på pH, och hur bra cardiolipin löser sig i andra lipidbilager. Detta undersöktes via en kaliometri-metod. En kaliometer mäter hur mycket energi, i form av värme, som krävs för att en lipid ska ändra fas.

Resultatet som kunde ses från denna studie var att cardiolipins fasbeteende såg olika ut i olika pH på grund av de olika laddningarna cardiolipin har vid olika pH. Vid högre laddning på cardilolipin så var det ett mer komplext fasbeteende. När cardiolipins blandbarhet med andra bilager undersöktes så kunde det konstateras att vid små koncentrationer av cardiolipin så lyckades cardiolipin blanda sig i bilagret. Men med ökad koncentration av cariolipin så minskade blandbarheten i bilagret. Vid höga pH blandade sig dock cardiolipin även vid de högre koncentrationerna av cardiolipin. Detta beror antagligen på den högre laddningen på huvudgruppen vilket gör att lipiderna repellerar varandra och kan slinka in i lipid bilagret enklare. det kunde även visas att det var enklare att blanda cardiolipin i ett bilager med flytande kolkedjor än ett bilager med fasta kolkedjor.

• author: Mattsson, My
• supervisor: Emma Sparr; Gerd Olofsson
• organization: Department of Chemistry
• course: KEMX11 20121
• year: 2012
• type: M2 - Bachelor Degree
• subject: Chemistry
• keywords: Fysikalisk kemi
• language: English
• id: 3132325
• date added to LUP: 2012-11-05 10:58:43
• date last changed: 2012-11-05 10:58:43