リン脂質小胞における内部水素イオン濃度のプローブとしてのピラニン（8-ヒドロキシ-1,3,6-ピレントルコネート）

親水性ピレンアナログ8-ヒドロキシ-1,3,6-ピレントルコネート（ピラニン）の蛍光強度（510 nm）は、8-ヒドロキシル基（PKA = 7.2）のイオン化の程度に強く依存しており、むしろ因果関係に依存しています。中程度のpH、範囲pH 6-10。そのポリアニオン性の特性のため、ピラニンは正味の陰イオン表面電荷を持つリン脂質小胞に有意に結合しません。その結果、ゲルろ過による外部プローブを除去した後、内部水性区画内に閉じ込められたピラニンを含むピラニンの存在下で小胞を形成することが可能です。閉じ込められたら、ピラニンは小胞から容易に漏れません。閉じ込められたピラニンの蛍光特性は、pH感受性に関してバルクピラニン溶液の特性に非常に似ているため、ピラニンはアニオン性小胞内の水性pH変化の信頼できるレポーターとして使用できます。HClがアルカリ性pHでプレインキュベートされた単層大豆リン脂質（アソレクチン）小胞の懸濁液に急速に添加されると、小胞内水質区画のpHの二相性減少が観察されます。初期、非常に迅速で電気的に補償されていないH+流入（1/2未満）は、さらにH+流入に反対する膜貫通電位の生成をもたらします。これにより、はるかに遅い（T 1/2は約5分に等しい）、バリノマイシン感受性のプロトンの発生につながります。これは、プロトン濃度勾配が排除されるまで続きます。同様の結果は、洗剤希釈によって調製されたアソレクチン小胞、超音波処理された卵ホスファチジルコリン小胞、および多層アソレクチンリポソームで得られました。大豆脂質膜のH+に対するかなり高い透過性は、エネルギー伝達反応でH+イオン勾配を生成または利用すると考えられている膜タンパク質の再構成のためのこれらの脂質の広範な使用を考慮して驚くべきことです。

The fluorescence intensity (at 510 nm) of the hydrophilic pyrene analogue 8-hydroxy-1,3,6-pyrenetrisulfonate (pyranine) is strongly dependent upon the degree of ionization of the 8-hydroxyl group (pKa = 7.2) and hence upon the medium pH, over the range pH 6--10. Because of its polyanionic character, pyranine does not bind significantly to phospholipid vesicles having a net anionic surface charge. As a result, it is possible to form vesicles in the presence of pyranine which, after removal of external probe by gel filtration, contain pyranine entrapped within the internal aqueous compartment. Once entrapped, pyranine does not readily leak out of the vesicles. Because the fluorescence properties of entrapped pyranine resemble closely the properties of bulk pyranine solution with respect to pH sensitivity, pyranine can be used as a reliable reporter of aqueous pH changes within anionic vesicles. When HCl is rapidly added to a suspension of unilamellar soybean phospholipid (asolectin) vesicles preincubated at alkaline pH, a biphasic decrease in the pH of the vesicle inner aqueous compartment is observed. An initial, very rapid and electrically uncompensated H+ influx (t 1/2 less than 1 s) results in the generation of a transmembrane electric potential opposing further H+ influx. This leads to the development of a much slower (t 1/2 approximately equal to 5 min), valinomycin-sensitive, proton--counterion exchange which continues until the proton concentration gradient is eliminated. Similar results were obtained in asolectin vesicles prepared by detergent dilution, in sonicated egg phosphatidylcholine vesicles, and in multilamellar asolectin liposomes. The rather high permeability of soybean lipid membranes to H+ is surprising in view of the widespread use of these lipids for the reconstitution of membrane proteins which are thought to generate or utilize H+ ion gradients in energy transduction reactions.