Membrane Shape Modulates Transmembrane Protein Distribution

SummaryAlthough membrane shape varies greatly throughout the cell, the contribution of membrane curvature to transmembrane protein targeting is unknown because of the numerous sorting mechanisms that take place concurrently in cells. To isolate the effect of membrane shape, we used cell-sized giant unilamellar vesicles (GUVs) containing either the potassium channel KvAP or the water channel AQP0 to form membrane nanotubes with controlled radii. Whereas the AQP0 concentrations in flat and curved membranes were indistinguishable, KvAP was enriched in the tubes, with greater enrichment in more highly curved membranes. Fluorescence recovery after photobleaching measurements showed that both proteins could freely diffuse through the neck between the tube and GUV, and the effect of each protein on membrane shape and stiffness was characterized using a thermodynamic sorting model. This study establishes the importance of membrane shape for targeting transmembrane proteins and provides a method for determining the effective shape and flexibility of membrane proteins

A Melodic Contour Repeatedly Experienced by Human Near-Term Fetuses Elicits a Profound Cardiac Reaction One Month after Birth

Human hearing develops progressively during the last trimester of gestation. Near-term fetuses can discriminate acoustic features, such as frequencies and spectra, and process complex auditory streams. Fetal and neonatal studies show that they can remember frequently recurring sounds. However, existing data can only show retention intervals up to several days after birth.Here we show that auditory memories can last at least six weeks. Experimental fetuses were given precisely controlled exposure to a descending piano melody twice daily during the 35(th), 36(th), and 37(th) weeks of gestation. Six weeks later we assessed the cardiac responses of 25 exposed infants and 25 naive control infants, while in quiet sleep, to the descending melody and to an ascending control piano melody. The melodies had precisely inverse contours, but similar spectra, identical duration, tempo and rhythm, thus, almost identical amplitude envelopes. All infants displayed a significant heart rate change. In exposed infants, the descending melody evoked a cardiac deceleration that was twice larger than the decelerations elicited by the ascending melody and by both melodies in control infants.Thus, 3-weeks of prenatal exposure to a specific melodic contour affects infants 'auditory processing' or perception, i.e., impacts the autonomic nervous system at least six weeks later, when infants are 1-month old. Our results extend the retention interval over which a prenatally acquired memory of a specific sound stream can be observed from 3-4 days to six weeks. The long-term memory for the descending melody is interpreted in terms of enduring neurophysiological tuning and its significance for the developmental psychobiology of attention and perception, including early speech perception, is discussed

Etude d'un canal potassique voltage-dépendant reconstitué dans des vésicules unilamellaires géantes

Il est difficile d'étudier in vivo le rôle de la membrane dans l'excitabilité des cellules car les paramètres pertinents (composition et état mécanique de la membrane, densité de canaux...) sont activement régulés par la cellule elle-même et donc difficilement ajustables expérimentalement. J ai donc développé une méthode pour reconstituer un canal voltage-dépendant dans une membrane où ces paramètres peuvent être contrôlés. Pour cela j ai exprimé, purifié et marqué KvAP, un canal potassique voltage-dépendant. J ai ensuite adapté une méthode existante pour le reconstituer dans des Vésicules Unilamellaires Géantes (GUVs). J ai mesuré la densité des canaux dans les GUVs grâce à la microscopie confocale. Des expériences d électrophysiologie ont, de plus, montré que le canal reste fonctionnel après reconstitution. Ce système m a permis d étudier tout d abord l affinité du canal pour les membranes courbées. Pour cela, j ai tiré des nanotubes de rayon contrôlé à partir de ces GUVs et j ai mesuré la distribution du canal entre la vésicule et le tube par microscopie confocale. J ai montré que le canal est enrichi dans le tube proportionnellement à sa courbure. Ce résultat est en accord avec une théorie basée sur l élasticité de la membrane. Nous avons également étudié l effet du confinement de la membrane sur la diffusion de KvAP. Par des expériences de suivi de particule unique, nous avons montré que le coefficient de diffusion le long du tube diminue d un facteur 3 lorsque le rayon du tube décroît de 250 à 10 nm. Ce résultat est en accord avec le modèle hydrodynamique de Saffman et Delbrück appliqué à la géométrie cylindriquePARIS-BIUSJ-Biologie recherche (751052107) / SudocSudocFranceF