The Gram-negative bacterial outer m

The Gram-negative bacterial outer membrane
(GNB-OM) is asymmetric in its lipid composition with a
phospholipid-rich inner leaflet and an outer leaflet predominantly
composed of lipopolysaccharides (LPS). LPS are
polyanionic molecules, with numerous phosphate groups
present in the lipid A and core oligosaccharide regions. The
repulsive forces due to accumulation of the negative charges
are screened and bridged by the divalent cations (Mg2+ and
Ca2+) that are known to be crucial for the integrity of the
bacterial OM. Indeed, chelation of divalent cations is a wellestablished
method to permeabilize Gram-negative bacteria
such as Escherichia coli. Here, we use X-ray and neutron
reflectivity (XRR and NR, respectively) techniques to examine
the role of calcium ions in the stability of a model GNB-OM.
Using XRR we show that Ca2+ binds to the core region of the
rough mutant LPS (RaLPS) films, producing more ordered
structures in comparison to divalent cation free monolayers.
Using recently developed solid-supported models of the GNB-OM, we study the effect of calcium removal on the asymmetry of
DPPC:RaLPS bilayers. We show that without the charge screening effect of divalent cations, the LPS is forced to overcome the
thermodynamically unfavorable energy barrier and flip across the hydrophobic bilayer to minimize the repulsive electrostatic
forces, resulting in about 20% mixing of LPS and DPPC between the inner and outer bilayer leaflets. These results reveal for the
first time the molecular details behind the well-known mechanism of outer membrane stabilization by divalent cations. This
confirms the relevance of the asymmetric models for future studies of outer membrane stability and antibiotic penetration.

結果 (繁體中文) 1:

革蘭陰性菌外膜(GNB OM) 是不對稱的脂質成分富含磷脂的內在單張及外單張為主由脂多糖 (LPS) 組成。有限責任合夥人是有無數的磷酸基團的聚陰離子分子目前在脂質 A 和核心寡糖地區。的由於積累了負的電荷斥力的作用是甄別和橋接二價陽離子 (Mg2 + 和Ca2+)，被認為是至關重要的完整性細菌 OM.事實上，二價金屬離子的螯合作用是即刻可以推翻通透的革蘭氏陰性細菌細胞的方法如大腸埃希氏大腸桿菌。在這裡，我們使用 x 射線和中子反射率 (要和 NR，分別) 技術研究鈣離子在 GNB OM.模型的穩定性中的作用使用的要我們表明，Ca2 + 綁定到的核心區粗糙的突變體 LPS (RaLPS) 電影，生產更多命令與二價陽離子自由單分子膜的結構。使用最近開發 GNB OM 固體支援模型，我們研究不對稱的脫鈣的影響DPPC:RaLPS 磷脂雙分子層。我們表明，無償遮罩效應的二價陽離子，LPS 被迫克服熱力學上的不利能量屏障和跨疏水的雙層儘量減少是令人厭惡的翻轉靜電部隊，導致約 20%混合大腸桿菌內毒素和 DPPC 之間內在和外在的雙層傳單。這些結果顯示為第一次由二價陽離子的背後知名的外膜穩定機理的分子細節。這證實了未來研究的外膜穩定性和抗生素的滲透的非對稱模型的相關性。

結果 (繁體中文) 2:

革蘭氏陰性細菌外膜
（GNB-OM）是不對稱的在其與脂質組合物
的磷脂富含內小葉和外小葉主要
由脂多醣（LPS）的。LPS是
聚陰離子分子，與眾多的磷酸基團
存在於脂質A和核心寡糖地區。在
由於負電荷積累斥力
是由二價陽離子（Mg2 +的，並篩選和橋
的Ca2 +），它們已知可用於所述的完整性關鍵
細菌OM。事實上，二價陽離子的螯合作用是一個wellestablished
方法通透革蘭氏陰性細菌
如大腸桿菌。這裡，我們用X射線和中子
反射率（XRR和NR，分別）技術來檢查
鈣離子在一個模型GNB-OM的穩定性的作用。
使用XRR，我們表明，鈣離子結合於核心區域
粗糙突變體LPS（RaLPS）薄膜，生產更有序
，相較於二價陽離子免費的單層結構，
使用最近開發的GNB-OM的固體支持的型號，我們研究了去除鈣對不對稱的影響
DPPC：RaLPS雙層。我們表明，沒有二價陽離子的電荷屏蔽效應，脂多醣被迫克服
熱力學不利能量勢壘和翻轉橫跨疏水雙層，以盡量減少斥力靜電
力，導致約20％的混合LPS和DPPC的內和之間外雙層傳單。這些結果揭示了
首次外膜的穩定化通過二價陽離子的公知機制背後的分子細節。這
證實了非對稱模型的外膜的穩定性和穿透力的抗生素未來研究的相關性。

結果 (繁體中文) 3:

革蘭氏陰性細菌的外膜
（gnb-om）不對稱的脂質成分與
磷脂豐富的內葉和外
傳單主要由脂多糖（LPS）。LPS是
聚陰離子分子，與眾多的磷酸基團的脂質和
覈心寡糖區域。由於負電荷累積而引起的排斥力進行篩選和二價陽離子橋接（鎂和鈣
）是已知的
細菌OM的完整性是至關重要的。事實上，二價陽離子的螯合作用是沿用已久的
方法透性革蘭氏陰性菌如大腸桿菌
。在這裡，我們使用X射線和中子反射率（分別
XRR和NR，
）檢測科技在一個模型gnb-om穩定鈣離子的作用。
利用XRR我們表明鈣結合的
粗糙型LPS覈心區（RALPs）薄膜，在二價陽離子自由膜的生產
比較更有序的結構。
使用最近開發的固體支撐模型的gnb-om，我們研究了鈣去除對
DPPC不對稱的效果：RALPs雙層。我們發現，無二價陽離子的電荷遮罩效應，LPS是不得不克服
熱力學不利的能量屏障和翻轉在疏水性的雙層减少靜電斥力
軍隊，導致約20%的混合LPS和DPPC的內外雙層的小葉之間。這些結果揭示了第一次二價陽離子的外膜穩定的公知的機制背後的分子細節。本研究證實了未來研究的非對稱模型的外膜穩定性和抗生素滲透的相關性。