junho 2019 vol. 2 num. 1 - Encontro Anual da Biofísica 2019

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ANÁLISE DA MEMÓRIA DE LONGO ALCANCE NO PROCESSO CINÉTICO DO CANAL IÔNICO FORMADO POR GRAMICIDINA A

ANÁLISE DA MEMÓRIA DE LONGO ALCANCE NO PROCESSO CINÉTICO DO CANAL IÔNICO FORMADO POR GRAMICIDINA A

Silva, Marcia Pereira da; Rodrigues, Cláudio Gabriel; Nogueira, Romildo de Albuquerque;

Artigo completo:

A gramicidina A é um pentadecapeptídeo produzido pelo Bacillus brevis (SARGES; WITCOP, 1965) com capacidade de formar canais iônicos em membranas lipídicas (SAWYER; KOEPPE II; ANDERSEN, 1990; ANDERSEN; KOEPPE II, 1992) com seletividade a cátions monovalentes (WALLACE 1990). Tais canais, quando formados na membrana celular, impedem a célula de manter seu potencial eletroquímico (URRY, 1971), mecanismo responsável por sua ação antibiótica (XIONG et al., 2005). Esse peptídeo possui uma importância na área médica e veterinária, que tem sido explorada ao longo das últimas década (HERRELL; HEILMAN, 1941; WADESTEN et al., 1985; BOURINBAIAR; COLEMAN, 1997; BOSSCHA et al., 2004) e mais recentemente tem se analisado seu potencial farmacológico (em diferentes áreas como na ação antitumoral (DAVID et al., 2013; DAVID et al., 2014). A pesar da simplicidade molecular e estrutural dos canais formados pela gramicidina, ela tem sido utilizada como um modelo experimental para o estudo de canais iônicos e muito da compreensão sobre condutância iônica, permeabilidade, seletividade dos canais iônicos bem como das interações entre as proteínas formadoras de canais e os lipídios de membrana tem sido obtidos a partir de estudos com canais formados por gramicidina A (HLADKY; HAYDON,1970; ANDERSEN, 1983; ANDERSEN; KOEPPE II, 1992; CIFU, KOEPPE II; ANDERSEN, 1992; LUNDBEAK et al., 1996; ANDERSEN; KOEPPE II ROUX, 2005; KELKAR; CHATTOPADHYAY, 2007; ALEJO, et al., 2013).

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A gramicidina A é um pentadecapeptídeo produzido pelo Bacillus brevis (SARGES; WITCOP, 1965) com capacidade de formar canais iônicos em membranas lipídicas (SAWYER; KOEPPE II; ANDERSEN, 1990; ANDERSEN; KOEPPE II, 1992) com seletividade a cátions monovalentes (WALLACE 1990). Tais canais, quando formados na membrana celular, impedem a célula de manter seu potencial eletroquímico (URRY, 1971), mecanismo responsável por sua ação antibiótica (XIONG et al., 2005). Esse peptídeo possui uma importância na área médica e veterinária, que tem sido explorada ao longo das últimas década (HERRELL; HEILMAN, 1941; WADESTEN et al., 1985; BOURINBAIAR; COLEMAN, 1997; BOSSCHA et al., 2004) e mais recentemente tem se analisado seu potencial farmacológico (em diferentes áreas como na ação antitumoral (DAVID et al., 2013; DAVID et al., 2014). A pesar da simplicidade molecular e estrutural dos canais formados pela gramicidina, ela tem sido utilizada como um modelo experimental para o estudo de canais iônicos e muito da compreensão sobre condutância iônica, permeabilidade, seletividade dos canais iônicos bem como das interações entre as proteínas formadoras de canais e os lipídios de membrana tem sido obtidos a partir de estudos com canais formados por gramicidina A (HLADKY; HAYDON,1970; ANDERSEN, 1983; ANDERSEN; KOEPPE II, 1992; CIFU, KOEPPE II; ANDERSEN, 1992; LUNDBEAK et al., 1996; ANDERSEN; KOEPPE II ROUX, 2005; KELKAR; CHATTOPADHYAY, 2007; ALEJO, et al., 2013).

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DOI: 10.5151/biofisica2019-09

Referências bibliográficas
  • [1] ALEJO, J. L.; BLANCHARD, S. C.; ANDERSEN, O. S. Small-molecule photostabilizing agents are modifiers of lipid bilayer properties. Biophysical Journal, v. 104, n. 11, p. 2410-2418, 2013.
  • [2] ANDERSEN, O. S. Ion movement through gramicidin A channels. Single-channel measurements at very high potentials. Biophysical Journal, v. 41, n. 2, p. 119-133, 1983.
  • [3] ANDERSEN, O. S.; KOEPPE, R. E. D. Molecular determinants of channel function. Physiological Reviews, v. 72, n. suppl 4, p. S89-S158, 1992.
  • [4] ANDERSEN, O.S.; KOEPPE II, R.E.; ROUX, B. Gramicidin channels. IEEE Transactions on Nanobioscience, v. 4, n. 1, p. 10-20, 2005.
  • [5] ASTASHEV, M. E.; KAZACHENKO, V. N.; GRIGORIEV, P. A. Alamethicin channel kinetics: Studies using fluctuation analysis and multifractal fluctuation analysis. Biochemistry (Moscow) Supplement Series A: Membrane and Cell Biology, v. 1, n. 3, p. 246-252, 2007.
  • [6] BOSSCHA, M. I. et al. The efficacy and safety of topical polymyxin B, neomycin and gramicidin for treatment of presumed bacterial corneal ulceration. British Journal of Ophthalmology, 88:25-28, 2004.
  • [7] BOURINBAIAR, A. S.; COLEMAN, C. F. The effect of gramicidin, a topical contraceptive and antimicrobial agent with anti-HIV activity, against herpes simplex viruses type 1 and 2 in vitro. Archives of Virology, v. 142, n. 11, p. 2225-2235, 199
  • [8] CHEN, Z. et al. Effect of nonstationarities on detrended fluctuation analysis. Physical Review E, v. 65, n. 4, p. 041107, 2002.
  • [9] CIFU, A. S.; KOEPPE II, R. E., ANDERSEN, O.S. On the supramolecular organization of gramicidin channels. The elementary conducting unit is a dimer. Biophysical Journal, v. 61(1), p. 189–203, 1992.
  • [10] COLQUHOUN, David; HAWKES, A. G. On the stochastic properties of single ion channels. Proceedings of the Royal Society of London. Series B. Biological Sciences, v. 211, n. 1183, p. 205-235, 1981.
  • [11] DAVID, J.M. et al. Gramicidin A induces metabolic dysfunction and energy depletion leading to cell death in renal cell carcinoma cells. Molecular Cancer Therapeutics, 2013
  • [12] DAVID, J.M. et al. Gramicidin A blocks tumor growth and angiogenesis through inhibition of hypoxia-inducible factor in renal cell carcinoma. Molecular Cancer Therapeutics, v. 13, n. 4, p. 788-799, 2014.
  • [13] FUENTE, I.M. et al. Dynamic properties of calcium-activated chloride currents in Xenopus laevis oocytes. Scientific Reports, v. 7, p. 41791, 2017.
  • [14] GOLDBERGER A.L. et al., PhysioBank, PhysioToolkit, and PhysioNet: Components of a New Research Resource for Complex Physiologic Signal. Circulation 1001 (23): e2015-e220 [Circulation Electronic Pages; http://circ.ahajournals.org/content/101/23/e215.full]; 2000.
  • [15] HANKE, W.; SCHULUE, W.R. Planar lipid bilayers: methods and applications. Academic Press, 2012.
  • [16] HARMS, G.S. et al. Probing conformational changes of gramicidin ion channels by single-molecule patch-clamp fluorescence microscopy. Biophysical Journal, v. 85, n. 3, p. 1826-1838, 2003.
  • [17] HILLE, B. Ion Channels of Excitable Membranes. 3 ed. Sunderland: Sinauer, 2001. p. 814.
  • [18] HLADKY, S. B.; HAYDON, D. A. Discreteness of conductance change in bimolecular lipid membranes in the presence of certain antibiotics. Nature, v. 225, n. 5231, p. 451-453, 1970.
  • [19] HERRELL, W. E.; HEILMAN, D. Experimental and clinical studies on gramicidin. The Journal of Clinical Investigation, v. 20, n. 5, p. 583-591, 1941.
  • [20] KELKAR, D.A.; CHATTOPADHYAY, A. The gramicidin ion channel: a model membrane protein. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Biomembranes, v. 1768, n. 9, p. 2011-2025, 2007.
  • [21] LUM, Kevin et al. Exchange of gramicidin between lipid bilayers: implications for the mechanism of channel formation. Biophysical Journal, v. 113, n. 8, p. 1757-1767, 2017.
  • [22] LUNDBÆK, J. A. et al. Membrane stiffness and channel function. Biochemistry, v. 35, n. 12, p. 3825-3830, 1996
  • [23] MERCIK, S.; WERON, K.; SIWY, Z. Statistical analysis of ionic current fluctuations in membrane channels. Physical Review E, v. 60, n. 6, p. 7343, 1999.
  • [24] MONTAL, M.; MUELLER, P. Formation of bimolecular membranes from lipid monolayers and a study of their electrical properties. Proceedings of the National Academy of Sciences, v. 69, n. 12, p. 3561-3566, 1972.
  • [25] NOGUEIRA, R. A.; VARANDA, W. A.; LIEBOVITCH, L. S. Hurst analysis in the study of ion channel kinetics. Brazilian Journal of Medical and Biological Research= Revista Brasileira de Pesquisas Médicas e Biológicas, v. 28, n. 4, p. 491-496, 1995.
  • [26] O'CONNELL, A. M., KOEPPE II, R.E., ANDERSEN, O.S. Kinetics of Gramicidin Channel Formation in Lipid Bilayers: Transmembrane Monomer Association. Science, v. 250. p. 1256-1259, 1990. OLIVEIRA, R.A. et al. Long-term correlation in single calcium-activated potassium channel kinetics. Physica A: Statistical Mechanics and Its Applications, v. 364, p. 13-22, 2006.
  • [27] POLLARD, T. D.; EARNSHAW, W. C. E Biologia Celular. Rio de Janeiro. Elsevie, 2006.
  • [28] PENG, C.K. et al. Mosaic organization of DNA nucleotides. Physical Review E, v. 49, n. 2, p. 1685, 1994.
  • [29] SANSOM, M. S. et al. Markov, fractal, diffusion, and related models of ion channel gating. A comparison with experimental data from two ion channels. Biophysical journal, v. 56, n. 6, p. 1229-1243, 1989.
  • [30] SARGES, R.; WITKOP, B. Gramicidin AV The structure of valine-and isoleucine-gramicidin A. Journal of the American Chemical Society, v. 87, n. 9, p. 2011-2020, 1965.
  • [31] SAWYER, D.B.; KOEPPE II, R.E.; ANDERSEN, O.S. Gramicidin single-channel properties show no solvent-history dependence. Biophysical Journal, v. 57, n. 3, p. 515-523, 1990.
  • [32] SIWY, Z. et al. Application of dwell-time series in studies of long-range correlation in single channel ion transport: analysis of ion current through a big conductance locust potassium channel. Physica A, v. 297, p. 79–96, 2001.
  • [33] TOIB, A.; LYAKHOV, V.; MAROM, S. Interaction between duration of activity and time course of recovery from slow inactivation in mammalian brain Na+ channels. Journal of Neuroscience, v. 18, n. 5, p. 1893-1903, 1998.
  • [34] URRY, D. W. The Gramicidin A Transmembrane Channel: A Proposed π(
  • [35] VARANDA, W.A. et al. Hurst analysis applied to the study of single calcium-activated potassium channel kinetics. Journal of Theoretical Biology, v. 206, n. 3, p. 343-353, 2000.
  • [36] XIONG, Y. Q. et al. Functional interrelationships between cell membrane and cell wall in antimicrobial peptide-mediated killing of Staphylococcus aureus. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, v. 49, n. 8, p. 3114-3121, 2005.).
  • [37] WALLACE, B. A. Gramicidin channels and pores. Annual review of biophysics and biophysical chemistry, v. 19, n. 1, p. 127-157, 1990.
  • [38] WADSTEN, C. J. et al. A randomized clinical trial of two topical preparations (framycitin/gramicidin and oxytetracycline/hydrocortisone with polymyxin B) in the treatment of external otitis. Archives of Oto-rhino-laryngology, v. 242, n. 2, p. 135-139, 1985.
  • [39] WAWRZKIEWICZ, A. et al. On the simple random-walk models of ion-channel gate dynamics reflecting long-term memory. European Biophysics Journal, v. 41, n. 6, p. 505-526, 2012.
  • [40] WILLIAMS, L.P. et al. Molecular and channel-forming characteristics of gramicidin K's: a family of naturally occurring acylated gramicidins. Biochemistry, v. 31, n. 32, p. 7311-7319, 1992.
Como citar:

Silva, Marcia Pereira da; Rodrigues, Cláudio Gabriel; Nogueira, Romildo de Albuquerque; "ANÁLISE DA MEMÓRIA DE LONGO ALCANCE NO PROCESSO CINÉTICO DO CANAL IÔNICO FORMADO POR GRAMICIDINA A", p. 28-32 . In: Anais do Encontro Anual da Biofísica 2019. São Paulo: Blucher, 2019.
ISSN 2526--607-1, DOI 10.5151/biofisica2019-09

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