Atomistic Simulations of Pore Formation and Closure in Lipid Bilayers
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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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Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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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 découle