Nanopori functionali in biomembrane artificiale it takes at least two to tangoTudor LuchianUAIC Iasi, Facultatea de Fizica, Lab. de Biofizica si Fizica Medicala

SUMARNanopori proteici transmembranari

Contributii personale recente

Biofizica nanostructurala la UAIC Iasi

Arhitectura moleculara a unei biomembrane

Nanopori proteici transmembranari

Nanoporii sunt omniprezenti in structurile biologice, iar in literatura sunt cunoscuti sub denumirea de pori cand diametrul lor este de ordinul nm sau canale ionice cand diametrul lor este sub-nanometric.

Pentru anumite aplicatii, nanoporii biologici sunt modificati in-vitro; pentru alte aplicatii practice, noi tipuri de nanopori sunt construiti pornindu-se de la matrite biologice naturale.

Proteinele biologice din categoria nanoporilor exista in doua mari categorii: structuri de tip a-helix sau de tip b-barrel.

Din prima categorie fac parte cu precadere canalele ionice si receptorii proteici transmembranari.

Structurile de nanopori de tip b-barrel sunt prezente in membrana externa a tuturor bacteriilor gram-negative si in anumite toxine nanoporoase.

Receptorul de ACh implicat in transmiterea informatiei sinaptice in placa motorieNigel Unwin, FEBS Letters 555 (2003) 91-95

Voltage-dependent potassium channelRoderick MacKinnon, FEBS Letters 555 (2003) 62-65

OmpF porinSergey M. Bezrukov, PNAS July 23, 2002 vol. 99 97899794

OmpF porin AFM imagingDaniel J. Muller and Andreas Engel, J. Mol. Biol. (1999) 285, 1347-1351

a-Hemolysin este un nanopor-toxina produs de Staphylococcus aureus

Secretat initial ca un monomer de 33.2 kDa, dupa fuziunea cu o membrana celulara, sapte monomeri de acest tip oligomerizeaza pentru a forma o proteina integrala de 232.4-kDa a-Hemolysin formeaza un canal ionic prin membrana gazda, a carui structura a fost determinat prin cristalografie cu raze X la un nivel de rezolutie de 1.9 A (Hagan Bayley)

Porul apos este un 14 strand antiparallel b-barrel, in care fiecare monomer contribuie cu doua domenii antiparallel b-barrel

Stochastic sensing este o metoda de single molecule detection ce da informatii despre identitatea si concentratia diversilor analiti studiati.

Aceasta metoda este implementata prin inregistrati de curent printr-o singura nano-cavitate, astfel conceputa incit sa interactioneze specific cu anumiti analiti de interes (bio-weapons). Am demonstrat posibilitatea practica de a monitoriza, prin masuratori electrice, reactii chimice la nivel de singura molecula ce au loc in interiorul nanocavitatii generate de porul proteic utilizat.

Curentul electric ionic inregistrat in prezenta unei diferente de potential aplicata extern este dependent de marimea, forma si polaritatea reactantilor. Astfel, re-aranjari moleculare si interactiuni cuantice intre reactanti pot fi monitorizate cu succes.

Contributii personale recente

Cai reversibile de reactie pentru o interactiune covalenta ireversibila

k1-obs = 4.9 +/- 0.5X 103 M-1s-1

The short-lived, spectroscopically-inactive intermediate in the DTT cleavage reaction was observed for the first time and the dependence of its lifetime on pH was measured.

pKa = 9.5 +/- 0.2 k3 = 250 +/- 80 s-1

Biofizica nanostructurala la UAIC Iasi

SEMNAL DE ALARMAGermania - RomaniaPamant - Marte

Multumiri

Profesor Hagan Bayley, Oxford University, UK

Profesor Gheorghe Popa, MECT, RO