Realizzazione di membrane lipidiche artificiali per lo studio di canali e pori ionici.

Abstract

Le membrane lipidiche artificiali consentono di studiare le proprietà biofisiche di canali e pori, caratterizzando il trasporto ionico e l’attività di peptidi e tossine in condizioni sperimentali controllate. In questo lavoro, per formare doppi strati lipidici planari sono state usate due tecniche sperimentali: membrane pitturate e Montal-Mueller. Entrambe prevedono la formazione di un doppio strato lipidico all’interno di un foro realizzato su materiale isolante. Una volta verificata la corretta formazione della membrana è stata inserito nel sistema un peptide formante canali, la gramicidina, in grado di associarsi come dimero all’interno del doppio strato fosfolipidico e permettere il passaggio di ioni. Il rilevamento della comparsa di eventi di conduzione ionica è dato dalla variazione a gradino della corrente elettrica in funzione del tempo, riconducibili all’apertura e alla chiusura dei canali. Questa analisi ci ha permesso di ottenere la conduttanza di singolo canale mediato da gramicidina. Le condizioni individuate per ottenere membrane lipidiche stabili e durature potranno essere applicate allo studio di preparati biologici per identificare nuove molecole in grado di permeabilizzare le membrane cellulari.

Artificial lipid membranes allow the biophysical properties of channels and pores to be investigated by characterizing ion transport and the activity of peptides and toxins under controlled experimental conditions. In this work, two experimental techniques were used to form planar lipid bilayers: painted membranes and the Montal–Mueller technique. Both involve the formation of a lipid bilayer within a hole made in an insulating material. Once the correct formation of the membrane had been verified, a channel-forming protein, gramicidin, was introduced into the system. Gramicidin is able to associate as a dimer within the phospholipid bilayer, allowing the passage of ions. The detection of ion conduction events is based on step changes in the electrical current over time, which can be attributed to the opening and closing of the channels. This analysis allowed us to obtain the single channel conductance of the channels formed by gramicidin. The conditions established to obtain stable and long-lasting lipid membranes can be applied to the study of biological samples to identify novel molecules capable of permeabilizing cell membranes.