Atomistic Simulations of Pore Formation and Closure in Lipid Bilayers
Notice bibliographique
Résumé
Cellular membranes separate distinct aqueous compartments, but can be breached by transient hydrophilic pores. A large energetic cost prevents pore formation, which is largely dependent on the composition and structure of the lipid bilayer. The softness of bilayers and the disordered structure of pores make their characterization difficult. We use molecular-dynamics simulations with atomistic detail to study the thermodynamics, kinetics, and mechanism of pore formation and closure in DLPC, DMPC, and DPPC bilayers, with pore formation free energies of 17, 45, and 78 kJ/mol, respectively. By using atomistic computer simulations, we are able to determine not only the free energy for pore formation, but also the enthalpy and entropy, which yields what is believed to be significant new insights in the molecular driving forces behind membrane defects. The free energy cost for pore formation is due to a large unfavorable entropic contribution and a favorable change in enthalpy. Changes in hydrogen bonding patterns occur, with increased lipid-water interactions, and fewer water-water hydrogen bonds, but the total number of overall hydrogen bonds is constant. Equilibrium pore formation is directly observed in the thin DLPC lipid bilayer. Multiple long timescale simulations of pore closure are used to predict pore lifetimes. Our results are important for biological applications, including the activity of antimicrobial peptides and a better understanding of membrane protein folding, and improve our understanding of the fundamental physicochemical nature of membranes.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».