The effect of lipophilicity on the mechanisms of drug absorption through biomembranes was investigated empolying HPLC system and the fluorescence technique. Human erythrocyte ghost membranes were used as a model biomembrane. A series of four parabens (methyl, ethyl, rpopyl, and butyl) and p-hydroxybenzoic acid were used as the model drugs for lipophilicities and their partition coefficients were measured in Sorensen's phosphate buffer solution (pH 5)/octanol system. Absorption amount of parabens through erythrocyte ghost membranes increased with an increase of lipophilicity resulted from the addition of methylene group to the n-alkyl chain of parabens. And the effect of parabens on the fluidity of ghost membrane also increased with an increase of their lipophilicities.
Pores can form and grow in biomembranes because of factors such as thermal fluctuation, transmembrane electrical potential, and cellular environment. We propose a new statistical physics model of the pore growth treated as a non-Markovian stochastic process, with a free energy barrier and memory friction from the membrane matrix treated as a quasi-two-dimensional viscoelastic and dielectric fluid continuum.(omitted)
Intermolecular interaction between barbiturates and membrane components such as phospholipid and cholesterol were investigated on $^1$H-NMR spectra and infrared spectra. According to previous reports, barbiturates interacted with phospholipid through intermolecular hydrogen bonds. We also investigated thi observation using dipalmitoyl-phosphatidylcholine (DPPC) as phospholipid in deuterochloroform, and characterized quantitatively. Also, the observed drug could interact with cholesterol which is one of the major components of biomembranes through hydrogen bonds. It was the carbonyl groups of barbiturate and the hydroxyl group of cholesterol that formed hydrogen bond complex. In addition to spectroscopic studies, we investigated the direct effect of phenobarbital on lipid multibilayer vesicles, whose compositions were varied, by calorimetric method. Phenobarbital caused a reduction in the temperature of phase transition of vesicles. These studies may provided a basis for interpreting the mode of action of barbiturates.
Barbiturates의 분자적 약리학적 작용기전 연구에 기초자료를 제공키 위하여 본연구를 수행하였다. 분자적 약리작용 기전 연구에서는 무엇보다도 선행되어야 하는 것이 barbiturates가 신경세포막에서 어느 부위에 주로 분포되는가를 알아내는 데에 있다. 쥐(Rat)의 뇌로부터 분리한 synaptosomal plasma membrane vesicles (RSPMV)를 분리한 후 이 RSPMV 외측 단층(outer monolayer)의 소수성 부위와 친수성 부위에 barbiturates가 분포되는 경향을 형광 probe 법으로 검색하였다. 세포막 외측 단층의 친수성 부위에 분포되는 형광 probe N-octadecylnaphthyl-2-amino-6-sulfonic acid (ONS)와 소수성 부위에 분포되는 형광 probe12-(9-anthroyloxy)stearic acid (AS)를 각각 봉입한 후 형광소광법으로 barbiturates의 분포를 측정한 결과는 다음과 같다. 1) 대부분의 barbiturates가 RSPMV 외측 단층의 친수성 부위(표면)에 분포되고 소수성 부위 (hydrophobic region)에 극히 소량만이 분포된다는 것을 확인하였다. 2) 마취효과를 크게 일으키는 barbiturates일수록 소수성 부위에 분포되는 양이 증가하였다. barbiturates 종류에 따른 RSPMV 외측 단층 소수성 부위에의 분포 크기는 thiopental sodium > pentobarbital > hexobarbital > amobarbital > phenobarbital의 순위였다.
Phospholipid hydroperoxide glutathione peroxidase (PHGPx) is an unique antioxidant enzyme that directly reduces lipid hydroperoxides in biomembranes. In the present work, the entire encoding region for Oryza sativa PHGPx was expressed in Escherichia coli M15, and the purified fusion protein showed a single band with 21.0 kD and pI = 8.5 on SDS- and IFE-PAGE, respectively. Judging from CD and fluorescence spectroscopy, this protein is considered to have a well-ordered structure with 12.2% $\alpha$-helix, 30.7%$\beta$-sheet, 18.5% $\delta$-turn, and 38.5% random coil. The optimum pH and temperature of the enzyme activity were pH 9.3 and 27$^{\circ}C$. The enzyme exhibited the highest affinity and catalytical efficiency to phospholipid hydroperoxide employing GSH or Trx as electron donor. Moreover, the protein displayed higher GSH-dependent activity towards t-Butyl-OOH and $H_2O_2$. These results show that OsPHGPx is an enzyme with broad specificity for hydroperoxide substrates and yielded significant insight into the physicochemical properties and the dynamics of OsPHGPx.
비타민 E에 의한 육색소의 산화 안정성 향상 기작을 정리하였다. 지용성 산화제인 $\alpha$-토코페롤이 수용성 단백질인 옥시마이오글로빈을 보호하는 원리가 밝혀지고 있다. 최근의 연구들에서 $\alpha$-토코페롤이 세포막 지방산화의 2차 산화물들의 방출을 지연시켜 옥시마이오글로빈 산화를 억제시키고 식육의 바람직한 육색을 유지시킨다는 증거가 제시되고 있다. 지방산화물의 한 그룹인 $\alpha$,$\beta$-분포화 알데하이드들은 단백질과 서로 결합하는 역할을 하여 옥시마이오글로빈의 산화를 증진시키는 것으로 밝혀졌다. 만약 $\alpha$-토코페롤이 이런 활동적인 알데하이드들의 발생을 지연시킨다면 이런 지방산화물들이 옥시마이오글로빈의 산화에 미치는 영향도 억제될 것이다. 또한$\alpha$-토코페롤은 메트마이오글로빈의 환원에 작용하여 쇠고기의 육색 안정성 유지에 일정부분 역할을 담당하는 것으로 사료된다.
The results that the effect of 6 detergents on the structural changes and biochemical composition of bacterial membrane of Escherichia coli and Bacillus cereus are as follows ; 1. Population growth of the bacteria was increased in case of the treatment with palmitoyl carnitine and sodium deoxy cholate but was increased in case of the treatment with palmitoyl carnitine and sodium deoxy cholate but was decreased by sodium dodecyl sulfate and palmitoyl choline, in E.coli and was decreased by palmitoyl carnitine and palmitoyl choline at the low concentration, in B. cereus. 2. The electron micrograph showed that cell wall lysis or cell collapse were observed in the treatment of sodium dodecyl sulfate and palmitoyl choline, and also cell wall was condensed by triton X-100 and sodium deoxy cholate, in E.coli. And in B. cereus, endospore formation of the bacteria was stimulated by palmitoyl choline, and cell lysis or structural changes of the membrane were observed in the treatment of sodium dodecyl sulfate, sodium cholate, and triton X-100, respectively. 3. As to the effect of detergent on the biochemical composition of biomembrane, the content of carnitine, in E.coli, and B.cereus, the content of structural protein and phospholipid were decreased by treatment of sodium dodecyl sulfate and structural protein was denatured by palmitoyl choline. 4. The profile of membrane protein revealed that the bacterial membrane were composed of various proteins. By dint of this result, some of membrane proteins were solubilized or changed to small molecules by the treatment of sodium dodecyl sulfate and palmitoyl choline, in E.coli and membrane protein of the biomembrane by treatment of sodium dodecyl sulfate, sodium deoxy cholate, palmitoyl choline, and palmitoyl carnitine were confirmed to be different profile as compared with those of the control, in B. cereus. Therefore, it is suggested that sodium dfodecyl sulfate and palmitoyl choline soulbilized biomembranes or inhibited membrane transport and that palmitoyl carnitine and sodium deoxy cholate were used as an energy source or stimulating the membrane transport, in E.coli. And, it is suggested that all of detergents were inhibited biomembrane synthesis, expet saponin, in B.cereus.
국소마취제의 약리학적 작용기전을 탐구키 위하여 소의 신선한 대뇌피질로부터 synaptosomal plasma membrane vesicles(SPMV)를 분리한 후 그 소수성 중심부의 microviscosity에 미치는 국소마취제의 영향을 pyrene 형광 probe법으로 측정한 결과 lidocaine HCI과 procaine HCI이 microviscosity를 낮춘다는 것을 알았고 그 정도는 procaine HCI에 비하여 tidocaine.HCI이 더욱 컸다. 또 국소마취 제 가 dimyristoylphosphatidylcholine (DMPC) multilamellar liposomes의 상전 이온도를 낮추며 cooperative unit크기를 감소시킨다는 것도 시차 열량분석법으로 알게 되었다. 상전이온도와 cooperative unit 크기의 감소 정도는 dibucaine HCI>tetracaine HCI>lidocaine HCI > procaine HCI의 순이었다.
혼합되지 않는 두 용액 사이의 계면(interface between two immiscible electrolyte solutions, ITIES)에서의 전하 이동 반응에 대한 전기화학적 연구는 이온 검출용 센서, 바이오센서, 생체막 모델링, 약물 전달 반응, 상전이 촉매반응, 연료 생성, 태양에너지 전환 등을 포함한 다양한 연구 분야에 적용이 가능하기 때문에 크게 주목받고 있다. 특히 ITIES에서의 이온 전이 반응을 이용하여 이온물질 및 생물질 등을 검출할 수 있는 센서로 개발하기 위해 불안정한 ITIES의 한 쪽 액체층을 젤(gel)화하여 안정화하고, 마이크로 계면 형성을 통해 전압강하를 최소화 시키는 등의 연구가 활발하게 이루어졌다. 본 총설에서는 ITIES 계면에서의 이온 전이 반응을 이용하여 개발된 다양한 센서의 원리와 응용 및 발전 가능성에 대해 다루고자 한다. ITIES 계면을 (i) 보편적인 액체/액체 계면형, (ii) 마이크로피펫 팁형, (iii) 고분자 박막에 형성된 단일 마이크로홀 또는 마이크로홀 어래이형 및 (iv) 실리콘 기판에 제작된 마이크로홀 어래이형으로 분류하고, 이들 계면에서의 직접적인 이온 전이 반응과 보조 이온 전이 반응을 활용하여 수질 환경 오염의 원인이 되는 이온 및 농약 성분을 선택적으로 검출할 수 있는 이온 선택성 센서와 생물질을 분석할 수 있는 바이오센서 개발 연구에 대해 초점을 두고 소개하려 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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