DNR ir mažų molekulių vienalaikė ir atskira elektropernaša į ląsteles ir jos priklausomybė nuo išorinės terpės savitojo laidumo

Abstract

Elektroporacijos metodas gali būti pritaikytas mažos molekulinės masės junginių arba DNR pernašai per ląstelės membraną. Metodo efektyvumą lemia elektrinio lauko ir išorinės terpės parametrai, vienas iš kurių yra išorinės terpės savitasis laidumas. Šiame darbe buvo tirta elektroporacijos terpės savitojo laidumo įtaka molekulių elektropernašai į ląsteles ir sąveika tarp vienalaikiškai vykstančios DNR ir mažų molekulių pernašos per membraną. Buvo nustatyta, kad išorinėje terpėje esanti DNR pagerina tiek mažos molekulinės masės junginių pernašą į ląsteles, tiek ir tokių junginių išnašą iš ląstelių. Taip pat buvo parodyta, kad išorinės terpės savitojo laidumo padidėjimas pablogino tiek DNR, tiek ir mažų molekulių pernašos į ląsteles efektyvumą. Šį skirtumą bandyta paaiškinti elektrinių laukų poveikyje vykstančios elektrodeformacijos priklausomybė nuo išorinės terpės ir citoplazmos savitųjų laidumų santykio: išorinės terpės savitajam laidumui esant mažesniam nei citoplazmos, elektrinio lauko poveikyje susidaro ištemptasis sferoidas, išorinės terpės savitajam laidumui esant didesniam nei citoplazmos, susidaro suplotasis sferoidas. Pritaikus matematinį modeliavimą buvo parodyta, kad ant suplotųjų sferoidų paviršiaus sukuriamas mažesnis transmembraninis potencialas, nei ant ištemptųjų sferoidų paviršiaus.

The method of electroporation can be utilized for the transfer of small molecular mass molecules or DNA across the cell membrane. The effectiveness of the method is dependent on the parameters of the electric field and the external medium, including the conductivity of the external medium. This work assessed the effect of external medium conductivity on the electrotransfer of small molecules and DNA to the cells and the interaction between simultaneous electrotransfer of DNA and small molecules across the plasma membrane. It was shown that the DNA in the external medium increases the efficiency of small molecule electrotransfer both to and from the cells. It was also shown that the increase in the external medium conductivity decreased the efficiency of both DNA and small molecule electrotransfer to the cells. This difference is explained by the dependence of cell electrodeformation dependence on the ratio of conductivities of external medium and the cytoplasm: when the external medium has lower conductivity than the cytoplasm, prolate spheroid is formed, and when the external medium has higher conductivity than the cytoplasm, oblate spheroid is formed. Mathematical modelling was employed to show that lower transmembrane potential is formed on the surface of oblate spheroids in comparison to the prolate spheroids.