New Insights into Chitosan−DNA Interactions Using Isothermal Titration Microcalorimetry
Notice bibliographique
Résumé
The interaction of chitosan with plasmid DNA was investigated as a function of pH, buffer composition, degree of deacetylation (DDA), and molecular weight (M(n)) of chitosan, using isothermal titration microcalorimetry (ITC). The Single Set of Identical Sites model was used to obtain the enthalpy of interaction, the binding constant, and the stoichiometry of binding. The chitosan-DNA interaction was shown to be coupled with proton transfer from the buffer to chitosan, as revealed by the dependence of the measured heat release on the ionization enthalpy of the buffer. The measured enthalpy of binding was almost entirely due to proton transfer, because it was accounted for by the enthalpy of ionization of the buffer and of chitosan once the number of protons transferred was calculated. This proton transfer during binding resulted in the protonation of an additional 17, 37, and 58% of total glucosamine units at pH 5.5, 6.5, and 7.4, respectively. The strong polyanionic nature of DNA facilitates the ionization of glucosamines of chitosan upon complexation and is responsible for proton transfer. Interestingly, using the chitosan-DNA stoichiometry provided by ITC and the calculated degree of ionization of chitosan in the complex, the charge ratio of protonated amines to negative phosphate groups in the complex was nearly constant at 0.50-0.75 after saturation and was independent of the pH, buffer type and chitosan molecular characteristics. The chitosan-DNA binding constant was in the range of 10(9)-10(10) M(-1). The binding constant was pH-dependent and was greater at lower pH due to increased electrostatic attraction to DNA when chitosan is highly charged. Furthermore, the DDA and molecular weight of chitosan exerted a great influence on binding affinity which increased by almost an order of magnitude with an increase of the latter from 7 to 153 kDa. The binding affinity did not change significantly with DDA from 72 to 80% when the M(n) was kept constant near 80 kDa, but it increased substantially with DDA from 80 to 93% to reach a value similar to that obtained with chitosan of M(n) = 153 kDa and 80% DDA. These results provide insight into the previously reported dependence of the transfection efficiency of DNA/chitosan complexes on chitosan DDA and molecular weight, where complex stability and chitosan-DNA binding strength play a critical role.
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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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».