]> git.donarmstrong.com Git - ool/lipid_simulation_formalism.git/blob - references.bib
add missing DPPE acronym
[ool/lipid_simulation_formalism.git] / references.bib
1 @Article{Abreu2003:fl_albumin,
2     author = {Magda S C Abreu and Lu\'is M B B Estronca and Maria Jo{\~{a}}o Moreno
3               and Winchil L C Vaz},
4     title = {Binding of a fluorescent lipid amphiphile to albumin and its
5              transfer to lipid bilayer membranes},
6     journal = {Biophys J},
7     year = {2003},
8     volume = {84},
9     number = {1},
10     pages = {386--99},
11     month = {Jan},
12     abstract = {Kinetics and thermodynamics of the binding of a fluorescent
13                 lipid amphiphile, Rhodamine Green(TM)-tetradecylamide
14                 (RG-C(14:0)), to bovine serum albumin were characterized in
15                 an equilibrium titration and by stopped-flow fluorimetry.
16                 The binding equilibrium of RG-C(14:0) to albumin was then
17                 used to reduce its concentration in the aqueous phase to a
18                 value below its critical micelle concentration. Under these
19                 conditions, the only two species of RG-C(14:0) in the
20                 system were the monomer in aqueous solution in equilibrium
21                 with the protein-bound species. After previous
22                 determination of the kinetic and thermodynamic parameters
23                 for association of RG-C(14:0) with albumin, the kinetics of
24                 insertion of the amphiphile into and desorption off lipid
25                 bilayer membranes in different phases (solid,
26                 liquid-ordered, and liquid-disordered phases, presented as
27                 large unilamellar vesicles) were studied by stopped-flow
28                 fluorimetry at 30 degrees C. Insertion and desorption rate
29                 constants for association of the RG-C(14:0) monomer with
30                 the lipid bilayers were used to obtain lipid/water
31                 equilibrium partition coefficients for this fluorescent
32                 amphiphile. The direct measurement of these partition
33                 coefficients is shown to provide a new method for the
34                 indirect determination of the equilibrium partition
35                 coefficient of similar molecules between two defined lipid
36                 phases if they coexist in the same membrane.},
37     pmid = {12524292},
38     doi = {10.1016/S0006-3495(03)74859-0},
39 }
40 @Article{Abreu2004:kinetics_ld_lo,
41     author = {Magda S C Abreu and Maria Jo{\~{a}}o Moreno and Winchil L C Vaz},
42     title = {Kinetics and thermodynamics of association of a phospholipid
43              derivative with lipid bilayers in liquid-disordered and
44              liquid-ordered phases},
45     journal = {Biophys J},
46     year = {2004},
47     volume = {87},
48     number = {1},
49     pages = {353--65},
50     month = {Jul},
51     abstract = {We have measured the rates of insertion into, desorption
52                 from, and spontaneous interlayer translocation (flip-flop)
53                 in liquid-disordered and liquid-ordered phase lipid bilayer
54                 membranes, of the fluorescent phospholipid derivative
55                 NBD-dimyristoylphosphatidyl ethanolamine. This study made
56                 use of a recently described method that exploits a detailed
57                 knowledge of the binding kinetics of an amphiphile to
58                 bovine serum albumin, to recover the insertion and
59                 desorption rate constants when the albumin-bound amphiphile
60                 is transferred through the aqueous phase to the membrane
61                 and vice versa. The lipid bilayers, studied as large
62                 unilamellar vesicles, were prepared from pure
63                 1-palmitoyl-2-oleoylphosphatidylcholine in the
64                 liquid-disordered phase; and from two
65                 cholesterol-containing binary lipid mixtures,
66                 1-palmitoyl-2-oleoylphosphatidylcholine and cholesterol
67                 (molar ratio of 1:1), and egg sphingomyelin and cholesterol
68                 (molar ratio of 6:4), both in the liquid-ordered phase.
69                 Insertion, desorption, and translocation rate constants and
70                 equilibrium constants for association of the amphiphile
71                 monomer with the lipid bilayers were directly measured
72                 between 15 degrees and 35 degrees C, and the standard free
73                 energies, enthalpies, and entropies, as well as the
74                 activation energies for these processes, were derived from
75                 this data. The equilibrium partition coefficients for
76                 partitioning of the amphiphile between the aqueous phase
77                 and the different membrane phases were also derived, and
78                 permitted the estimation of hypothetical partition
79                 coefficients and the respective energetic parameters for
80                 partitioning between the different lipid phases if these
81                 were to coexist in the same membrane.},
82     pmid = {15240470},
83     doi = {10.1529/biophysj.104.040576},
84 }
85 @Book{Arrhenius1908:world_in_making,
86   author =       {Svante Arrhenius},
87   title =        {Worlds in the making; the evolution of the universe},
88   publisher =    {New York, London, Harper},
89   year =         1908,
90   address =      {http://www.archive.org/details/worldsinmakingev00arrhrich}
91 }
92
93 @Article{Bachmann1992:autocatalysis_micelles,
94   author =       {Pascale Angelica Bachmann and Pier Luigi Luisi and Jacques Lang},
95   title =        {Autocatalytic self-replicating micelles as models for prebiotic structures},
96   journal =      {Nature},
97   year =         1992,
98   volume =       357,
99   pages =        {57--9},
100   month =        {May},
101   abstract =  {MICELLES that can catalyse their replication have been
102                   described recently1–3. In the previous experiments,
103                   micelles (or bilayer vesicles4) were always present
104                   in the initial reaction mixture—that is, the system
105                   was presented with the bounded structures required
106                   for autocatalysis. Here we describe a system in
107                   which autocatalytic micelles are formed from
108                   amphiphiles that are themselves generated from a
109                   hydrolysis reaction in the absence of compartmental
110                   structures. Alkaline hydrolysis of ethyl caprylate
111                   (itself insoluble in water) yields sodium caprylate,
112                   initially at a very slow rate; but as soon as
113                   sufficient caprylate is formed for aggregation into
114                   micelles to take place, there is an exponential
115                   increase in reaction rate owing to micellar
116                   catalysis. These self-assembling surfactant
117                   structures may consequently provide a model system
118                   for studies of prebiotic chemistry. The possible
119                   relevance of this process to prebiotic chemistry is
120                   emphasized by our observation that the micelles can
121                   be converted into more-robust vesicles by a pH
122                   change induced by dissolved CO2.},
123   doi =          {10.1038/357057a0}
124 }
125 @Article{Bai1997:lipid_movementbodipy,
126     author = {J Bai and R E Pagano},
127     title = {Measurement of spontaneous transfer and transbilayer movement
128              of BODIPY-labeled lipids in lipid vesicles},
129     journal = {Biochemistry},
130     year = {1997},
131     volume = {36},
132     number = {29},
133     pages = {8840--8},
134     month = {Jul},
135     abstract = {An assay was developed to study the spontaneous transfer
136                 and transbilayer movement (flip-flop) of lipid analogs
137                 labeled with the fluorescent fatty acid, 5-(5,7-dimethyl
138                 BODIPY)-1-pentanoic acid (C5-DMB-) in large unilamellar
139                 lipid vesicles comprised of 1-palmitoyl-2-oleoyl
140                 phosphatidylcholine (POPC). The assay is based on the
141                 concentration-dependent changes in fluorescence intensity
142                 that occur when donor vesicles containing a C5-DMB-lipid
143                 are mixed with nonfluorescent acceptor vesicles. A kinetic
144                 model was developed to describe the time-dependent changes
145                 in concentration of a lipid undergoing both spontaneous
146                 transfer between unilamellar vesicles and transbilayer
147                 movement within the vesicle membranes, and a mathematical
148                 solution was obtained. Data were obtained using
149                 C5-DMB-labeled analogs of sphingomyelin (C5-DMB-SM),
150                 ceramide (C5-DMB-Cer), phosphatidylcholine (C5-DMB-PC), and
151                 diacylglycerol (C5-DMB-DAG), and kinetic parameters for
152                 each lipid were determined using a nonlinear least-squares
153                 fitting program. The half-times for interbilayer transfer
154                 of the lipids were C5-DMB-SM (21 s) < C5-DMB-PC (350 s)
155                 approximately C5-DMB-Cer (400 s) << C5-DMB-DAG (100 h).
156                 C5-DMB-Cer (t1/2 approximately 22 min) and C5-DMB-DAG (t1/2
157                 approximately 70 ms) exhibited rapid spontaneous
158                 transbilayer movement, while C5-DMB-SM (t1/2 approximately
159                 3.3 h) and C5-DMB-PC (t1/2 approximately 7.5 h) moved
160                 across the bilayer very slowly. These results provide a
161                 basis for interpreting the behavior of these lipid analogs
162                 in cells.},
163     pmid = {9220970},
164     doi = {10.1021/bi970145r},
165 }
166 @Article{Baron2004:sm_raft_composition,
167     author = {Carl B Baron and Ronald F Coburn},
168     title = {Smooth muscle raft-like membranes},
169     journal = {J Lipid Res},
170     year = {2004},
171     volume = {45},
172     number = {1},
173     pages = {41--53},
174     month = {Jan},
175     abstract = {We developed a method for extracting raft-like,
176                 liquid-ordered membranes from the particulate fraction
177                 prepared from porcine trachealis smooth muscle. This
178                 fraction, which contains most of the plasma membrane in
179                 this tissue, was homogenized in the presence of cold 0.5\%
180                 Triton X-100. After centrifugation, membranes containing
181                 high contents of sphingomyelin (SM) and cholesterol and low
182                 phosphatidylcholine (PC) contents remained in the pellet.
183                 Thirty-five millimolar octyl glucoside (OG) extracted 75\%
184                 of these membranes from the Triton X-100-resistant pellet.
185                 These membranes had low buoyant densities and accounted for
186                 28\% of the particulate fraction lipid. Their lipid
187                 composition, 22\% SM, 60\% cholesterol, 11\%
188                 phosphatidylethanolamine, 8\% PC, <1\%
189                 phosphatidylinositol, and coisolation with 5'-nucleotidase
190                 and caveolin-1 suggest that they are liquid-ordered
191                 membranes. We compared characteristics of OG and Triton
192                 X-100 extractions of the particulate fraction. In contrast
193                 to Triton X-100 extractions, membranes released from the
194                 particulate fraction by OG were mainly collected in low
195                 buoyant fractions at densities ranging from 1.05 to 1.11
196                 g/ml and had phospholipid and cholesterol contents
197                 consistent with a mixture of liquid-ordered and
198                 liquid-disordered membranes. Thus, OG extraction of
199                 apparent liquid-ordered membranes from Triton
200                 X-100-resistant pellets was not due to selective extraction
201                 of these membranes. Low buoyant density appears not to be
202                 unique for liquid-ordered membranes.},
203     pmid = {14563832},
204     doi = {10.1194/jlr.M300402-JLR200},
205 }
206 @Article{Baumgart2003:curvature_and_line_tension,
207     author = {Tobias Baumgart and Samuel T Hess and Watt W Webb},
208     title = {Imaging coexisting fluid domains in biomembrane models
209              coupling curvature and line tension},
210     journal = {Nature},
211     year = {2003},
212     volume = {425},
213     number = {6960},
214     pages = {821--4},
215     month = {Oct},
216     abstract = {Lipid bilayer membranes--ubiquitous in biological systems
217                 and closely associated with cell function--exhibit rich
218                 shape-transition behaviour, including bud formation and
219                 vesicle fission. Membranes formed from multiple lipid
220                 components can laterally separate into coexisting liquid
221                 phases, or domains, with distinct compositions. This
222                 process, which may resemble raft formation in cell
223                 membranes, has been directly observed in giant unilamellar
224                 vesicles. Detailed theoretical frameworks link the
225                 elasticity of domains and their boundary properties to the
226                 shape adopted by membranes and the formation of particular
227                 domain patterns, but it has been difficult to
228                 experimentally probe and validate these theories. Here we
229                 show that high-resolution fluorescence imaging using two
230                 dyes preferentially labelling different fluid phases
231                 directly provides a correlation between domain composition
232                 and local membrane curvature. Using freely suspended
233                 membranes of giant unilamellar vesicles, we are able to
234                 optically resolve curvature and line tension interactions
235                 of circular, stripe and ring domains. We observe long-range
236                 domain ordering in the form of locally parallel stripes and
237                 hexagonal arrays of circular domains, curvature-dependent
238                 domain sorting, and membrane fission into separate vesicles
239                 at domain boundaries. By analysing our observations using
240                 available membrane theory, we are able to provide
241                 experimental estimates of boundary tension between fluid
242                 bilayer domains.},
243     pmid = {14574408},
244     doi = {10.1038/nature02013},
245 }
246 @Article{Budin2010:ool_review,
247     author = {Itay Budin and Jack W Szostak},
248     title = {Expanding roles for diverse physical phenomena during the
249              origin of life},
250     journal = {Annu Rev Biophys},
251     year = {2010},
252     volume = {39},
253     number = {},
254     pages = {245--63},
255     month = {Jun},
256     abstract = {Recent synthetic approaches to understanding the origin of
257                 life have yielded insights into plausible pathways for the
258                 emergence of the first cells. Here we review current
259                 experiments with implications for the origin of life,
260                 emphasizing the ability of unexpected physical processes to
261                 facilitate the self-assembly and self-replication of the
262                 first biological systems. These laboratory efforts have
263                 uncovered novel physical mechanisms for the emergence of
264                 homochirality; the concentration and purification of
265                 prebiotic building blocks; and the ability of the first
266                 cells to assemble, grow, divide, and acquire greater
267                 complexity. In the absence of evolved biochemical
268                 capabilities, such physical processes likely played an
269                 essential role in early biology.},
270     pmid = {20192779},
271     doi = {10.1146/annurev.biophys.050708.133753},
272 }
273 @Article{Cascales1996:mds_dpps_area,
274   author =       {J. J. L\'opez Cascales and H. J. C. Berendsen and J. Garc\'ia de la Torre},
275   title =        {Molecular Dynamics Simulation of Water between Two Charged Layers of Dipalmitoylphosphatidylserine},
276   journal =      {J. Phys. Chem.},
277   year =         1996,
278   volume =       100,
279   number =       21,
280   pages =        {8621--7},
281   month =        {May},
282   abstract =  {A molecular dynamics simulation of water between two
283                   charged layers of dipalmitoylphosphatidylserine in
284                   its liquid-crystalline state with atomic detail was
285                   carried out. From an analysis of a trajectory of 184
286                   ps of length, we obtained information about the
287                   dynamics and structure of water between such charged
288                   layers. The most remarkable conclusions of this work
289                   indicate that the presence of counterions and charge
290                   interactions between adjacent phospholipids produce
291                   a screening of the electric field which reduces the
292                   strength of the lipid-water interactions. In this
293                   way, only minor differences of the behavior of the
294                   water compared to uncharged phospholipids were
295                   found. This conclusion was based on the calculation
296                   of the following properties: electric potential and
297                   water dipole orientation across the water layer,
298                   radial distribution function of water about lipid
299                   atoms, and diffusion and orientational relaxation
300                   time of water. },
301   doi =          {10.1021/jp9516405}
302 }
303 @Article{Chen2004:competition_model_protocells,
304     author = {Irene A Chen and Richard W Roberts and Jack W Szostak},
305     title = {The emergence of competition between model protocells},
306     journal = {Science},
307     year = {2004},
308     volume = {305},
309     number = {5689},
310     pages = {1474--6},
311     month = {Sep},
312     abstract = {The transition from independent molecular entities to
313                 cellular structures with integrated behaviors was a crucial
314                 aspect of the origin of life. We show that simple physical
315                 principles can mediate a coordinated interaction between
316                 genome and compartment boundary, independent of any genomic
317                 functions beyond self-replication. RNA, encapsulated in
318                 fatty acid vesicles, exerts an osmotic pressure on the
319                 vesicle membrane that drives the uptake of additional
320                 membrane components, leading to membrane growth at the
321                 expense of relaxed vesicles, which shrink. Thus, more
322                 efficient RNA replication could cause faster cell growth,
323                 leading to the emergence of Darwinian evolution at the
324                 cellular level.},
325     pmid = {15353806},
326     doi = {10.1126/science.1100757},
327 }
328 @Article{Copley2007:rna_world,
329     author = {Shelley D Copley and Eric Smith and Harold J Morowitz},
330     title = {The origin of the RNA world: co-evolution of genes and
331              metabolism},
332     journal = {Bioorg Chem},
333     year = {2007},
334     volume = {35},
335     number = {6},
336     pages = {430--43},
337     month = {Dec},
338     abstract = {Discoveries demonstrating that RNA can serve genetic,
339                 catalytic, structural, and regulatory roles have provided
340                 strong support for the existence of an RNA World that
341                 preceded the origin of life as we know it. Despite the
342                 appeal of this idea, it has been difficult to explain how
343                 macromolecular RNAs emerged from small molecules available
344                 on the early Earth. We propose here a mechanism by which
345                 mutual catalysis in a pre-biotic network initiated a
346                 progression of stages characterized by ever larger and more
347                 effective catalysts supporting a proto-metabolic network,
348                 and the emergence of RNA as the dominant macromolecule due
349                 to its ability to both catalyze chemical reactions and to
350                 be copied in a template-directed manner. This model
351                 suggests that many features of modern life, including the
352                 biosynthetic pathways leading to simple metabolites, the
353                 structures of organic and metal ion cofactors,
354                 homochirality, and template-directed replication of nucleic
355                 acids, arose long before the RNA World and were retained as
356                 pre-biotic systems became more sophisticated.},
357     pmid = {17897696},
358     doi = {10.1016/j.bioorg.2007.08.001},
359 }
360 @Article{Deamer1986:aphiphile_origin,
361     author = {D W Deamer},
362     title = {Role of amphiphilic compounds in the evolution of membrane
363              structure on the early earth},
364     journal = {Orig Life Evol Biosph},
365     year = {1986},
366     volume = {17},
367     number = {1},
368     pages = {3--25},
369     abstract = {A variety of amphiphilic compounds have the capacity to
370                 self-assemble into membranous structures in the form of
371                 bilayers. The earliest cellular organisms must have
372                 incorporated such compounds into boundary membranes, and
373                 this review discusses amphiphilic components of the
374                 prebiotic environment which would be candidates. One
375                 possible source is organic material carried to the earth's
376                 surface by meteoritic infall. To test this, we have
377                 extracted and analysed non-polar substances from the
378                 Murchison carbonaceous chondrite, and found that at least
379                 some of the components can produce boundary structures
380                 which resemble membranes. This observation suggests that
381                 membranous boundary structures were present on the early
382                 earth, and available to participate in the origin and
383                 evolution of the first cellular forms of life.},
384     pmid = {3796965},
385 }
386 @Article{Deamer1989:murchison_chondrite,
387     author = {D W Deamer and R M Pashley},
388     title = {Amphiphilic components of the Murchison carbonaceous
389              chondrite: surface properties and membrane formation},
390     journal = {Orig Life Evol Biosph},
391     year = {1989},
392     volume = {19},
393     number = {1},
394     pages = {21--38},
395     abstract = {We have investigated physicochemical properties of
396                 amphiphilic compounds in carbonaceous meteorites. The
397                 primary aim was to determine whether such materials
398                 represent plausible sources of lipid-like compounds that
399                 could have been involved as membrane components in
400                 primitive cells. Samples of the Murchison CM2 chondrite
401                 were extracted with chloroform-methanol, and the
402                 chloroform-soluble material was separated by
403                 two-dimensional thin layer chromatography. Fluorescence,
404                 iodine stains and charring were used to identify major
405                 components on the plates. These were then scraped and
406                 eluted as specific fractions which were investigated by
407                 fluorescence and absorption spectra, surface chemical
408                 methods, gas chromatography-mass spectrometry, and electron
409                 microscopy. Fraction 5 was strongly fluorescent, and
410                 contained pyrene and fluoranthene, the major polycyclic
411                 aromatic hydrocarbons of the Murchison chondrite. This
412                 fraction was also present in extracts from the Murray and
413                 Mighei CM2 chondrites. Fraction 3 was surface active,
414                 forming apparent monomolecular films at air-water
415                 interfaces. Surface force measurements suggested that
416                 fraction 3 contained acidic groups. Fraction 1 was also
417                 surface active, and certain components could self-assemble
418                 into membranous vesicles which encapsulated polar solutes.
419                 The observations reported here demonstrate that organic
420                 compounds plausibly available on the primitive Earth
421                 through meteoritic infall are surface active, and have the
422                 ability to self-assemble into membranes.},
423     pmid = {2748144},
424 }
425 @Article{Deamer1991:amphiphile_origin,
426     author = {D Deamer and S I Kuzina and A I Mikhailov and E I Maslikova
427               and S A Seleznev},
428     title = {Origin of amphiphilic molecules and their role in primary
429              structure formation},
430     journal = {J Evol Biochem Physiol},
431     year = {1991},
432     volume = {27},
433     number = {3},
434     pages = {212--7},
435     month = {May-Jun},
436     abstract = {Attempts to solve two fundamental questions are described: 
437                 the first concerns which mechanisms were responsible for
438                 the self-assembly of membrane structures on the prebiotic
439                 Earth, and the second concerns the routes by which
440                 considerable amounts of membrane amphiphiles formed from
441                 simpler hydrocarbons.  The physicochemical properties of
442                 several amphiphilic compounds extracted from the Murchison
443                 carbonaceous chondrite were studied, using infra-red and
444                 fluorescent spectroscopy, measurements of surface activity,
445                 chromato-mass spectrometry, and polarization and electron
446                 microscopy.  The results supported previous observations
447                 that amphiphilic and aromatic hydrocarbons were present in
448                 significant quantities, and the first demonstration of
449                 surface activity among a number of acidic derivatives of
450                 hydrocarbons is reported.  In addition, one fraction of the
451                 surface-active compounds can form bilayer structures,
452                 showing that membranes could have self-assembled on the
453                 prebiotic Earth.  Photochemical oxidation of hydrocarbons
454                 is shown to be a likely source of the amphiphilic molecules
455                 required for the self-assembly of primary membrane
456                 structures.},
457     pmid = {11538377},
458 }
459 @Article{Demel1987:ps_area,
460     author = {R A Demel and F Paltauf and H Hauser},
461     title = {Monolayer characteristics and thermal behavior of natural and
462              synthetic phosphatidylserines},
463     journal = {Biochemistry},
464     year = {1987},
465     volume = {26},
466     number = {26},
467     pages = {8659--65},
468     month = {Dec},
469     abstract = {The monolayer properties and thermal behavior of different
470                 phosphatidylserines are presented. At neutral pH and 22
471                 degrees C, saturated phosphatidylserines form condensed
472                 monolayers while unsaturated phosphatidylserines form
473                 liquid-expanded films. Under similar conditions,
474                 dimyristoylphosphatidylserine undergoes a transition from
475                 the liquid-expanded to the condensed state. At pH 4 and 22
476                 degrees C, the surface pressure-area isotherms are shifted
477                 to smaller areas relative to the monolayers recorded at
478                 neutral pH. The condensation observed at pH 4 is close to
479                 that produced at pH 7.4 by the addition of 10 mM CaCl2. As
480                 regards the molecular packing in monolayers and the thermal
481                 behavior, 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phospho-L-serine
482                 (DPPS) and its ether analogue are similar, albeit not
483                 identical. Below 30 mN/m, monolayers of the ether analogue
484                 are even more condensed than those of DPPS. The
485                 order-disorder transition of the ether analogue occurs
486                 usually at higher temperatures than that of the diacyl
487                 compound. Sonicated phosphatidylserine dispersions
488                 consisting of small unilamellar vesicles show anomalous
489                 thermal properties compared to sonicated
490                 phosphatidylcholine dispersions. They exhibit sharp
491                 order-disorder transitions at similar or even slightly
492                 elevated temperatures compared to unsonicated
493                 phosphatidylserine dispersions. This anomaly is explained
494                 in terms of a pH gradient across the bilayer membrane of
495                 the small unilamellar phosphatidylserine vesicle. The
496                 internal surface pH is more acidic than the external pH,
497                 leading to some protonation of phosphatidylserine
498                 molecules. This in turn leads to a condensation of
499                 phosphatidylserine molecules on the inner bilayer surface.
500                 Such a gradient is proposed to be responsible for the
501                 thermodynamic stability of highly curved negatively charged
502                 bilayer vesicles.},
503     pmid = {3442681},
504 }
505 @Article{Dworkin2001:amphiphile_assembly,
506     author = {J Dworkin and D Deamer and S Sandford and L Allamandola},
507     title = {Self-assembling amphiphilic molecules: Synthesis in simulated
508              interstellar/precometary ices},
509     journal = {Proc Natl Acad Sci U S A},
510     year = {2001},
511     volume = {98},
512     number = {3},
513     pages = {815--9},
514     month = {Jan},
515     abstract = {Interstellar gas and dust constitute the primary material
516                 from which the solar system formed. Near the end of the hot
517                 early phase of star and planet formation, volatile, less
518                 refractory materials were transported into the inner solar
519                 system as comets and interplanetary dust particles. Once
520                 the inner planets had sufficiently cooled, late
521                 accretionary infall seeded them with complex organic
522                 compounds [Oró, J. (1961) Nature (London) 190, 389-390;
523                 Delsemme, A. H. (1984) Origins Life 14, 51-60; Anders, E.
524                 (1989) Nature (London) 342, 255-257; Chyba, C. F. & Sagan,
525                 C. (1992) Nature (London) 355, 125-131]. Delivery of such
526                 extraterrestrial compounds may have contributed to the
527                 organic inventory necessary for the origin of life.
528                 Interstellar ices, the building blocks of comets, tie up a
529                 large fraction of the biogenic elements available in
530                 molecular clouds. In our efforts to understand their
531                 synthesis, chemical composition, and physical properties,
532                 we report here that a complex mixture of molecules is
533                 produced by UV photolysis of realistic, interstellar ice
534                 analogs, and that some of the components have properties
535                 relevant to the origin of life, including the ability to
536                 self-assemble into vesicular structures.},
537     pmid = {11158552},
538     doi = {10.1073/pnas.98.3.815},
539 }
540 @Article{Estronca2007:dhe_kinetics,
541     author = {Lu\'is M B B Estronca and Maria Jo{\~{a}}o Moreno and Winchil L C
542               Vaz},
543     title = {Kinetics and thermodynamics of the association of
544              dehydroergosterol with lipid bilayer membranes},
545     journal = {Biophys J},
546     year = {2007},
547     volume = {93},
548     number = {12},
549     pages = {4244--53},
550     month = {Dec},
551     abstract = {We have examined the detailed kinetics and thermodynamics
552                 of the association of Ergosta-5,7,9(11),22-tetraen-3beta-ol
553                 (dehydroergosterol, DHE) with lipid bilayers prepared from
554                 1-palmitoyl-2-oleoylphosphatidylcholine (POPC), a 1:1
555                 binary mixture of POPC and cholesterol (Chol), and a 6:4
556                 binary mixture of egg sphingomyelin (SpM) and Chol.
557                 Association of DHE with all three membranes was shown to be
558                 entropically driven, most so in the case of SpM-Chol
559                 bilayers. Equilibrium partition coefficients for
560                 partitioning of DHE between the lipid phase and the aqueous
561                 phase were shown to be similar for POPC and POPC-Chol
562                 bilayers between 15 and 35 degrees C. Partitioning into the
563                 SpM-Chol bilayer is favored at higher temperatures and
564                 there is a crossover in solubility preference at
565                 approximately 25 degrees C. Insertion (k(+)) and desorption
566                 (k(-)) rate constants were shown to be very similar for
567                 POPC and POPC-Chol bilayer membranes, but were lower for
568                 SpM-Chol bilayers. Similar results were previously reported
569                 by us for the association of other amphiphiles with these
570                 membranes. We propose a model for the microscopic structure
571                 of a POPC-Chol (1:1) bilayer membrane that is consistent
572                 with these observations.},
573     pmid = {17766353},
574     doi = {10.1529/biophysj.107.112847},
575 }
576 @Article{Ferris1987:prebiotic_synthesis,
577     author = {J P Ferris},
578     title = {Prebiotic synthesis: problems and challenges},
579     journal = {Cold Spring Harb Symp Quant Biol},
580     year = {1987},
581     volume = {52},
582     pages = {29--35},
583     pmid = {2456880},
584 }
585 @Article{Gaus2005:macrophage_lipid_distribution,
586     author = {Katharina Gaus and Macarena Rodriguez and Kalani R Ruberu and
587               Ingrid Gelissen and Timothy M Sloane and Leonard Kritharides
588               and Wendy Jessup},
589     title = {Domain-specific lipid distribution in macrophage plasma
590              membranes},
591     journal = {J. Lipid Res.},
592     year = {2005},
593     volume = {46},
594     number = {7},
595     pages = {1526--38},
596     month = {Jul},
597     abstract = {Lipid rafts, defined as cholesterol- and sphingolipid-rich
598                 domains, provide specialized lipid environments understood
599                 to regulate the organization and function of many plasma
600                 membrane proteins. Growing evidence of their existence,
601                 protein cargo, and regulation is based largely on the study
602                 of isolated lipid rafts; however, the consistency and
603                 validity of common isolation methods is controversial.
604                 Here, we provide a detailed and direct comparison of the
605                 lipid and protein composition of plasma membrane "rafts"
606                 prepared from human macrophages by different methods,
607                 including several detergent-based isolations and a
608                 detergent-free method. We find that detergent-based and
609                 detergent-free methods can generate raft fractions with
610                 similar lipid contents and a biophysical structure close to
611                 that previously found on living cells, even in cells not
612                 expressing caveolin-1, such as primary human macrophages.
613                 However, important differences between isolation methods
614                 are demonstrated. Triton X-100-resistant rafts are less
615                 sensitive to cholesterol or sphingomyelin depletion than
616                 those prepared by detergent-free methods. Moreover, we show
617                 that detergent-based methods can scramble membrane lipids
618                 during the isolation process, reorganizing lipids
619                 previously in sonication-derived nonraft domains to
620                 generate new detergent-resistant rafts. The role of rafts
621                 in regulating the biological activities of macrophage
622                 plasma membrane proteins may require careful reevaluation
623                 using multiple isolation procedures, analyses of lipids,
624                 and microscopic techniques.},
625     pmid = {15863834},
626     doi = {10.1194/jlr.M500103-JLR200},
627 }
628 @Article{Hanczyc2003:protocell_model,
629     author = {Martin M Hanczyc and Shelly M Fujikawa and Jack W Szostak},
630     title = {Experimental models of primitive cellular compartments:
631              encapsulation, growth, and division},
632     journal = {Science},
633     year = {2003},
634     volume = {302},
635     number = {5645},
636     pages = {618--22},
637     month = {Oct},
638     abstract = {The clay montmorillonite is known to catalyze the
639                 polymerization of RNA from activated ribonucleotides. Here
640                 we report that montmorillonite accelerates the spontaneous
641                 conversion of fatty acid micelles into vesicles. Clay
642                 particles often become encapsulated in these vesicles, thus
643                 providing a pathway for the prebiotic encapsulation of
644                 catalytically active surfaces within membrane vesicles. In
645                 addition, RNA adsorbed to clay can be encapsulated within
646                 vesicles. Once formed, such vesicles can grow by
647                 incorporating fatty acid supplied as micelles and can
648                 divide without dilution of their contents by extrusion
649                 through small pores. These processes mediate vesicle
650                 replication through cycles of growth and division. The
651                 formation, growth, and division of the earliest cells may
652                 have occurred in response to similar interactions with
653                 mineral particles and inputs of material and energy.},
654     pmid = {14576428},
655     doi = {10.1126/science.1089904},
656 }
657 @Article{Hargreaves1977:pl_synthesis,
658     author = {W R Hargreaves and S J Mulvihill and D W Deamer},
659     title = {Synthesis of phospholipids and membranes in prebiotic
660              conditions},
661     journal = {Nature},
662     year = {1977},
663     volume = {266},
664     number = {5597},
665     pages = {78--80},
666     month = {Mar},
667     pmid = {840303},
668 }
669 @Article{Hargreaves1978:liposome_from_aphiphiles,
670     author = {W R Hargreaves and D W Deamer},
671     title = {Liposomes from ionic, single-chain amphiphiles},
672     journal = {Biochemistry},
673     year = {1978},
674     volume = {17},
675     number = {18},
676     pages = {3759--68},
677     month = {Sep},
678     abstract = {In studies of the minimum physiochemical requirements for
679                 lipid membrane formation, we have made liposomes from
680                 dilute, aqueous dispersions of C(8)-C(18) single-chain
681                 amphiphiles. In general, membrane formation from ionic
682                 soaps and detergents requires the presence of uncharged
683                 amphiphiles. Vesicles were characterized by phase-contrast
684                 microscopy, by trapping of ionic dyes, as well as by
685                 negativestain and freez-frature electron microscopy. They
686                 were typically heterogeneous in size, but the average
687                 diameter could be experimentally varied in some cases over
688                 the range of 1 to 100 micrometer. Uni-, oligo-, and
689                 multilamellar vesicles were observed. Membrane permeability
690                 to various solutes was determined in part by a new
691                 technique which utilized phase-contract microscopy; when
692                 impermeable vesciles exclude added solutes such as sucrose,
693                 refractive index differences are created between vesicle
694                 contents and surrounding medium, so that the vesicles
695                 appear bright in the phase microscope. Permeant solutes do
696                 not produce this effect. Spectrophotometric permeability
697                 determinations confirmed the results of this technique and
698                 provided quantitative measures of permeability. Monoalkyl
699                 liposomes have potential uses as models of biomembranes and
700                 in drug delivery. They are also relevant to the prebiotic
701                 origin of biomembranes.},
702     pmid = {698196},
703 }
704 @Article{Huang1999:chol_solubility_model,
705     author = {J Huang and G W Feigenson},
706     title = {A microscopic interaction model of maximum solubility of
707              cholesterol in lipid bilayers},
708     journal = {Biophys. J},
709     year = {1999},
710     volume = {76},
711     number = {4},
712     pages = {2142--57},
713     month = {Apr},
714     abstract = {We recently reported the equilibrium maximum solubility of
715                 cholesterol in a lipid bilayer, chi*chol, to be 0.66 in
716                 four different phosphatidylcholines, and 0.51 in a
717                 phosphatidylethanolamine (Huang, J.,J.T. Buboltz, and G. W.
718                 Feigenson. 1999. Biochim. Biophys. Acta. in press). Here we
719                 present a model of cholesterol-phospholipid mixing that
720                 explains these observed values of chi*chol. Monte Carlo
721                 simulations show that pairwise-additivity of
722                 nearest-neighbor interactions is inadequate to describe all
723                 the chi*chol values. Instead, if cholesterol multibody
724                 interactions are assigned highly unfavorable energy, then
725                 jumps occur in cholesterol chemical potential that lead to
726                 its precipitation from the bilayer. Cholesterol
727                 precipitation is most likely to occur near three discrete
728                 values of cholesterol mole fraction, 0.50, 0.57, and 0.67,
729                 which correspond to cholesterol/phospholipid mole ratios of
730                 1/1, 4/3, and 2/1, respectively. At these solubility
731                 limits, where cholesterol chemical potential jumps, the
732                 cholesterol-phospholipid bilayer mixture forms highly
733                 regular lipid distributions in order to minimize
734                 cholesterol-cholesterol contacts. This treatment shows that
735                 dramatic structural and thermodynamic changes can occur at
736                 particular cholesterol mole fractions without any
737                 stoichiometric complex formation. The physical origin of
738                 the unfavorable cholesterol multibody interaction is
739                 explained by an "umbrella model": in a bilayer, nonpolar
740                 cholesterol relies on polar phospholipid headgroup coverage
741                 to avoid the unfavorable free energy of cholesterol contact
742                 with water. Thus, at high cholesterol mole fraction, this
743                 unfavorable free energy, not any favorable
744                 cholesterol-phospholipid interaction, dominates the mixing
745                 behavior. This physical origin also explains the
746                 "cholesterol condensing effect" and the increase in acyl
747                 chain order parameter in cholesterol-phospholipid
748                 mixtures.},
749     pmid = {10096908},
750 }
751 @Article{Huang1999:cholesterol_solubility,
752     author = {J Huang and J T Buboltz and G W Feigenson},
753     title = {Maximum solubility of cholesterol in phosphatidylcholine and
754              phosphatidylethanolamine bilayers},
755     year = {1999},
756     volume = {1417},
757     number = {1},
758     journal = {Biochim. Biophys. Acta}, 
759     pages = {89--100},
760     month = {Feb},
761     abstract = {In any lipid bilayer membrane, there is an upper limit on
762                 the cholesterol concentration that can be accommodated
763                 within the bilayer structure; excess cholesterol will
764                 precipitate as crystals of pure cholesterol monohydrate.
765                 This cholesterol solubility limit is a well-defined
766                 quantity. It is a first-order phase boundary in the
767                 phospholipid/cholesterol phase diagram. There are many
768                 different solubility limits in the literature, but no clear
769                 picture has emerged that can unify the disparate results.
770                 We have studied the effects that different sample
771                 preparation methods can have on the apparent experimental
772                 solubility limit. We find that artifactual demixing of
773                 cholesterol can occur during conventional sample
774                 preparation and that this demixed cholesterol may produce
775                 artifactual cholesterol crystals. Therefore,
776                 phospholipid/cholesterol suspensions which are prepared by
777                 conventional methods may manifest variable, falsely low
778                 cholesterol solubility limits. We have developed two novel
779                 preparative methods which are specifically designed to
780                 prevent demixing during sample preparation. For detection
781                 of the cholesterol crystals, X-ray diffraction has proven
782                 to be quantitative and highly sensitive. Experiments based
783                 on these methods yield reproducible and precise cholesterol
784                 solubility limits: 66 mol\% for phosphatidylcholine (PC)
785                 bilayers and 51 mol\% for phosphatidylethanolamine (PE)
786                 bilayers. We present evidence that these are true,
787                 equilibrium values. In contrast to the dramatic headgroup
788                 effect (PC vs. PE), acyl chain variations had no effect on
789                 the cholesterol solubility limit in four different
790                 PC/cholesterol mixtures.},
791     pmid = {10076038},
792 }
793 @Article{Inger2009:gard_mutations,
794     author = {Aron Inger and Ariel Solomon and Barak Shenhav and Tsviya
795               Olender and Doron Lancet},
796     title = {Mutations and lethality in simulated prebiotic networks},
797     journal = {J Mol Evol},
798     year = {2009},
799     volume = {69},
800     number = {5},
801     pages = {568--78},
802     month = {Nov},
803     abstract = {The Graded Autocatalysis Replication Domain (GARD) model
804                 describes an origin of life scenario which involves
805                 non-covalent compositional assemblies, made of monomeric
806                 mutually catalytic molecules. GARD constitutes an
807                 alternative to informational biopolymers as a mechanism of
808                 primordial inheritance. In the present work, we examined
809                 the effect of mutations, one of the most fundamental
810                 mechanisms for evolution, in the context of the networks of
811                 mutual interaction within GARD prebiotic assemblies. We
812                 performed a systematic analysis analogous to single and
813                 double gene deletions within GARD. While most deletions
814                 have only a small effect on both growth rate and molecular
815                 composition of the assemblies, $\approx$10\% of the deletions
816                 caused lethality, or sometimes showed enhanced fitness.
817                 Analysis of 14 different network properties on 2,000
818                 different GARD networks indicated that lethality usually
819                 takes place when the deleted node has a high molecular
820                 count, or when it is a catalyst for such node. A
821                 correlation was also found between lethality and node
822                 degree centrality, similar to what is seen in real
823                 biological networks. Addressing double knockout mutations,
824                 our results demonstrate the occurrence of both synthetic
825                 lethality and extragenic suppression within GARD networks,
826                 and convey an attempt to correlate synthetic lethality to
827                 network node-pair properties. The analyses presented help
828                 establish GARD as a workable alternative prebiotic
829                 scenario, suggesting that life may have begun with large
830                 molecular networks of low fidelity, that later underwent
831                 evolutionary compaction and fidelity augmentation.},
832     pmid = {19787385},
833     doi = {10.1007/s00239-009-9281-y},
834 }
835 @Article{Israelachvili1975:amphiphile_self_assembly,
836   author =       {Jacob N Israelachvili and D John Mitchell and Barry W Ninham},
837   title =        {Theory of Self-Assembly of Hydrocarbon Amphiphiles
838                   into Micelles and Bilayers},
839   journal =      {J. Chem. Soc., Faraday Trans. 2,},
840   year =         1976,
841   volume =       72,
842   pages =        1525,
843   abstract =  {A simple theory is developed that accounts for many of
844                   the observed physical properties of micelles, both
845                   globular and rod-like, and of bilayer vesicles
846                   composed of ionic or zwitterionic amphiphiles. The
847                   main point of departure from previous theories lies
848                   in the recognition and elucidation of the role of
849                   geometric constraints in self-assembly. The linking
850                   together of thermodynamics, interaction free
851                   energies and geometry results in a general framework
852                   which permits extension to more complicated
853                   self-assembly problems.},
854   doi =          {10.1039/F29767201525}
855 }
856
857 @Article{Janas2004:rna_membrane_transporter,
858     author = {Teresa Janas and Tadeusz Janas and Michael Yarus},
859     title = {A membrane transporter for tryptophan composed of RNA},
860     journal = {RNA},
861     year = {2004},
862     volume = {10},
863     number = {10},
864     pages = {1541--9},
865     month = {Oct},
866     abstract = {We have incorporated an RNA binding site for the biological
867                 amino acid tryptophan within an RNA complex with affinity
868                 for phospholipid bilayer membranes. The resulting RNA
869                 (9:10Trp) creates a selective route through the bilayer for
870                 the amino acid. Binding and enhanced tryptophan
871                 permeability are nonlinear in RNA concentration, suggesting
872                 that RNA aggregation is required for both. Tryptophan
873                 permeability saturates with increased concentration, though
874                 at approximately 1000-fold greater level than when binding
875                 a free aptamer. The RNA (9:10Trp) complex, bound at a mean
876                 of two per liposome, halves the activation energy for
877                 tryptophan transport (to 46 kJ/mole), specifically
878                 increasing tryptophan entry to a maximal velocity of 0.5
879                 sec(-1) per liposome with little or no accompanying
880                 increase in general permeability. Individual RNAs turn over
881                 tens of thousands of times at high tryptophan
882                 concentration. Thus, a specific passive membrane
883                 transporter whose properties overlap those of
884                 single-molecule transporter proteins, can be made of RNA
885                 alone. Permeability changes probably rely on disturbances
886                 in lipid conformation as well as on an advantageous low
887                 free energy position for tryptophan at the membrane. Other
888                 RNA activities may yield other RNA-membrane nanosystems via
889                 this route.},
890     pmid = {15383677},
891     doi = {10.1261/rna.7112704},
892 }
893 @Article{Jones1990:lipid_transfer,
894     author = {J D Jones and T E Thompson},
895     title = {Mechanism of spontaneous, concentration-dependent phospholipid
896              transfer between bilayers},
897     journal = {Biochemistry},
898     year = {1990},
899     volume = {29},
900     number = {6},
901     pages = {1593--600},
902     month = {Feb},
903     abstract = {We have previously demonstrated that spontaneous
904                 phospholipid transfer between bilayer vesicles at higher
905                 vesicle concentrations is characterized not only by a
906                 first-order desorption rate but also by a second-order
907                 process dependent on vesicle concentration (Jones &
908                 Thompson, 1989b). We have extended our studies to examine
909                 the mechanism of this second-order process by investigating
910                 transfer as a function of lipid type, temperature, aqueous
911                 medium composition, and vesicle size. The results suggest a
912                 mechanism of concentration-dependent transfer in which the
913                 rate of lipid monomer desorption from vesicle bilayers is
914                 enhanced in transient vesicle-vesicle complexes.},
915     pmid = {2334718},
916 }
917 @Article{Joyce2002:rna_world,
918     author = {Gerald F Joyce},
919     title = {The antiquity of RNA-based evolution},
920     journal = {Nature},
921     year = {2002},
922     volume = {418},
923     number = {6894},
924     pages = {214--21},
925     month = {Jul},
926     abstract = {All life that is known to exist on Earth today and all life
927                 for which there is evidence in the geological record seems
928                 to be of the same form--one based on DNA genomes and
929                 protein enzymes. Yet there are strong reasons to conclude
930                 that DNA- and protein-based life was preceded by a simpler
931                 life form based primarily on RNA. This earlier era is
932                 referred to as the 'RNA world', during which the genetic
933                 information resided in the sequence of RNA molecules and
934                 the phenotype derived from the catalytic properties of
935                 RNA.},
936     pmid = {12110897},
937     doi = {10.1038/418214a},
938 }
939 @Article{Kafri2010:enantiomer_gard,
940     author = {Ran Kafri and Omer Markovitch and Doron Lancet},
941     title = {Spontaneous chiral symmetry breaking in early molecular
942              networks},
943     journal = {Biol Direct},
944     year = {2010},
945     volume = {5},
946     pages = {38},
947     pmid = {20507625},
948     doi = {10.1186/1745-6150-5-38},
949 }
950 @Article{Katz1988:pl_packing_chol,
951     author = {S Lund-Katz and H M Laboda and L R McLean and M C Phillips},
952     title = {Influence of molecular packing and phospholipid type on rates
953              of cholesterol exchange},
954     journal = {Biochemistry},
955     year = {1988},
956     volume = {27},
957     number = {9},
958     pages = {3416--23},
959     month = {May},
960     abstract = {The rates of [14C]cholesterol transfer from small
961                 unilamellar vesicles containing cholesterol dissolved in
962                 bilayers of different phospholipids have been determined to
963                 examine the influence of phospholipid-cholesterol
964                 interactions on the rate of cholesterol desorption from the
965                 lipid-water interface. The phospholipids included
966                 unsaturated phosphatidylcholines (PC's) (egg PC,
967                 dioleoyl-PC, and soybean PC), saturated PC (dimyristoyl-PC
968                 and dipalmitoyl-PC), and sphingomyelins (SM's) (egg SM,
969                 bovine brain SM, and N-palmitoyl-SM). At 37 degrees C, for
970                 vesicles containing 10 mol\% cholesterol, the half-times
971                 for exchange are about 1, 13, and 80 h, respectively, for
972                 unsaturated PC, saturated PC, and SM. In order to probe how
973                 differences in molecular packing in the bilayers cause the
974                 rate constants for cholesterol desorption to be in the
975                 order unsaturated PC greater than saturated PC greater than
976                 SM, nuclear magnetic resonance (NMR) and monolayer methods
977                 were used to evaluate the cholesterol physical state and
978                 interactions with phospholipid. The NMR relaxation
979                 parameters for [4-13C]cholesterol reveal no differences in
980                 molecular dynamics in the above bilayers. Surface pressure
981                 (pi)-molecular area isotherms for mixed monolayers of
982                 cholesterol and the above phospholipids reveal that SM
983                 lateral packing density is greater than that of the PC with
984                 the same acyl chain saturation and length (e.g., at pi = 5
985                 mN/m, where both monolayers are in the same physical state,
986                 dipalmitoyl-PC and palmitoyl-SM occupy 87 and 81
987                 A2/molecule, respectively).(ABSTRACT TRUNCATED AT 250
988                 WORDS)},
989     pmid = {3390441},
990 }
991 @Article{Kumar1991:lipid_packing,
992     author = {V V Kumar},
993     title = {Complementary molecular shapes and additivity of the packing
994              parameter of lipids},
995     journal = {Proc Natl Acad Sci U S A},
996     year = {1991},
997     volume = {88},
998     number = {2},
999     pages = {444--8},
1000     month = {Jan},
1001     abstract = {Physical dimensions of a membrane component influence its
1002                 phase preference upon hydration. A dimensionless packing
1003                 parameter, S, given by S = V/al, where V is the hydrocarbon
1004                 volume, a is the area of the head group, and l is the
1005                 critical length of the hydrocarbon chain, is useful in
1006                 determining the phase preference of a lipid, and the value
1007                 of S usually lies between 0.5 and 1 for bilayers. Here, the
1008                 value of S is calculated for phosphatidylcholine (PC) and
1009                 lysophosphatidylcholine (lysoPC) as a function of chain
1010                 length, and it is shown that diacylPC having an S value of
1011                 less than 0.74 does not form bilayers. For example,
1012                 diacylPC, up to a chain length of eight carbon atoms, forms
1013                 only micelles, whereas higher homologs with S greater than
1014                 0.74 form bilayers. It is also shown that when lipid
1015                 molecules having complementary shapes associate, the value
1016                 of S becomes additive. Using the additivity of S, a number
1017                 of experimental results for lipid mixtures can be
1018                 explained. For example, lysoPC and cholesterol form
1019                 lamellar structures between 45 and approximately 80 mol\%
1020                 cholesterol, and the additive value of S for this region is
1021                 between 0.74 and 1. Similarly, the additivity of S shows
1022                 that the maximum amount of cholesterol that can be
1023                 incorporated into PC bilayers is 50 mol\%, in agreement
1024                 with experimental studies.},
1025     pmid = {1988944},
1026 }
1027 @Article{Lange1983:chol_distribution,
1028     author = {Y Lange and B V Ramos},
1029     title = {Analysis of the distribution of cholesterol in the intact
1030              cell},
1031     journal = {J. Biol. Chem.},
1032     year = {1983},
1033     volume = {258},
1034     number = {24},
1035     pages = {15130--4},
1036     month = {Dec},
1037     abstract = {We have used the enzyme cholesterol oxidase, which
1038                 catalyzes the oxidation of cholesterol to
1039                 cholest-4-en-3-one, to examine the distribution of
1040                 cholesterol in cultured fibroblasts, Chinese hamster ovary
1041                 cells, and isolated rat liver hepatocytes. While the plasma
1042                 membrane normally was not attacked by cholesterol oxidase,
1043                 we found that treating cells with low ionic strength buffer
1044                 and glutaraldehyde rendered their cholesterol highly
1045                 susceptible to oxidation. Most of the cholesterol was
1046                 oxidized in all three cell types: 94\% in fibroblasts, 92\%
1047                 in Chinese hamster ovary cells, and 80\% in hepatocytes.
1048                 Given that the enzyme had access only to the outer surface
1049                 of the cells and cholesterol can move rapidly across the
1050                 fixed plasma membrane, these values are taken to reflect
1051                 the fraction of cellular cholesterol present in the plasma
1052                 membrane. Additional experiments confirmed this
1053                 interpretation. Fibroblasts were labeled with
1054                 [3H]cholesterol by brief exposure to exogenous radiolabel
1055                 and incubated with [14C]mevalonic acid to label cholesterol
1056                 biosynthetically. Cholesterol oxidase attacked at least
1057                 97\% of the exogenous label but as little as 10\% of the
1058                 biosynthetically labeled cholesterol. These data suggest
1059                 that the cholesterol oxidase did not reach the
1060                 intracellular pool and that cholesterol in the plasma
1061                 membrane is not in rapid equilibrium with internal
1062                 membranes. A study of the transfer of cholesterol to plasma
1063                 from cells labeled biosynthetically with [3H]cholesterol
1064                 and exogenously with [14C]cholesterol confirmed the
1065                 different subcellular distribution of the two labels. These
1066                 studies demonstrate that an unexpectedly high proportion of
1067                 cell cholesterol is associated with plasma membranes and
1068                 that this cholesterol pool can be rapidly and selectively
1069                 labeled and oxidized. These features make cholesterol a
1070                 useful specific marker for the plasma membrane.},
1071     pmid = {6418742},
1072 }
1073 @Article{Leirer2009:vesicle_fission,
1074     author = {C Leirer and B Wunderlich and V M Myles and M F Schneider},
1075     title = {Phase transition induced fission in lipid vesicles},
1076     journal = {Biophys Chem},
1077     year = {2009},
1078     volume = {143},
1079     number = {1-2},
1080     pages = {106--9},
1081     month = {Jul},
1082     abstract = {In this work we demonstrate how the first order phase
1083                 transition in giant unilamellar vesicles (GUVs) can
1084                 function as a trigger for membrane fission. When driven
1085                 through their gel-fluid phase transition GUVs exhibit
1086                 budding or pearl formation. These buds remain connected to
1087                 the mother vesicle presumably by a small neck. Cooling
1088                 these vesicles from the fluid phase (T>T(m)) through the
1089                 phase transition into the gel state (T<T(m)), leads to
1090                 complete rupture and fission of the neck, while the mother
1091                 vesicle remains intact. Pearling tubes which formed upon
1092                 heating break-up and decay into multiple individual
1093                 vesicles which then diffuse freely. Finally we demonstrate
1094                 that mimicking the intracellular bulk viscosity by
1095                 increasing the bulk viscosity to 40 cP does not affect the
1096                 overall fission process, but leads to a significant
1097                 decrease in the size of the released vesicles.},
1098     pmid = {19442430},
1099     doi = {10.1016/j.bpc.2009.04.002},
1100 }
1101 @article{McConnell2003,
1102         author = {Harden M McConnell and Arun Radhakrishnan},
1103         title = {Condensed complexes of cholesterol and phospholipids},
1104         journal = {Biochem. Biophys. Acta},
1105         year = {2003},
1106         volume = {1610},
1107         number = {2},
1108         pages = {159--73},
1109         month = {Mar},
1110         abstract = {There is overwhelming evidence that lipid bilayer regions
1111                 of animal cell membranes are in a liquid state.
1112                 Quantitative models of these bilayer regions must then be
1113                 models of liquids. These liquids are highly non-ideal. For
1114                 example, it has been known for more than 75 years that
1115                 mixtures of cholesterol and certain phospholipids undergo
1116                 an area contraction or condensation in lipid monolayers at
1117                 the air-water interface. In the past 3 years, a
1118                 thermodynamic model of "condensed complexes" has been
1119                 proposed to account for this non-ideal behavior. Here we
1120                 give an overview of the model, its relation to other
1121                 models, and to modern views of the properties of animal
1122                 cell membranes.},
1123         pmid = {12648771}
1124 }
1125 @Article{McConnell2006,
1126     author = {Harden McConnell and Arun Radhakrishnan},
1127     title = {Theory of the deuterium NMR of sterol-phospholipid membranes},
1128     journal = {Proc Natl Acad Sci U S A},
1129     year = {2006},
1130     volume = {103},
1131     number = {5},
1132     pages = {1184--1189},
1133     month = {Jan},
1134     abstract = {A general theoretical model is described for the NMR
1135                 spectra of mixtures of sterols and deuterium-labeled
1136                 phospholipids. In the case of homogeneous membranes, the
1137                 average quadrupole splittings are determined by equilibria
1138                 between lipids in cholesterol-phospholipid complexes and
1139                 lipids not in complexes. Chemical exchange of lipids
1140                 between those in the free state and those in the complex
1141                 state affects the deuterium resonance line shapes. The
1142                 lifetime of a phospholipid molecule in an
1143                 ergosterol-dipalmitoylphosphatidylcholine complex is
1144                 estimated to be of the order of 10(-5) s on the basis of
1145                 the observed line broadenings. In the vicinity of a
1146                 critical point of a cholesterol-phospholipid mixture,
1147                 fluctuations in the concentration of complexes also can
1148                 contribute to the deuterium nuclear resonance line
1149                 broadening. At the critical point, the temperature
1150                 derivative of the concentration of complexes is
1151                 discontinuous. There is a corresponding jump in the
1152                 calculated heat capacity as well as in the temperature
1153                 derivative of the deuterium NMR first moment.},
1154     pmid = {16432189},
1155     doi = {10.1073/pnas.0510514103},
1156 }
1157 @Article{Nichols1982:ret_amphiphile_transfer,
1158     author = {J W Nichols and R E Pagano},
1159     title = {Use of resonance energy transfer to study the kinetics of
1160              amphiphile transfer between vesicles},
1161     journal = {Biochemistry},
1162     year = {1982},
1163     volume = {21},
1164     number = {8},
1165     pages = {1720--6},
1166     month = {Apr},
1167     pmid = {7082641},
1168 }
1169 @Article{Nichols1985:phospholipid_monomer_vesicle_thermodynamics,
1170     author = {J W Nichols},
1171     title = {Thermodynamics and kinetics of phospholipid monomer-vesicle
1172              interaction},
1173     journal = {Biochemistry},
1174     year = {1985},
1175     volume = {24},
1176     number = {23},
1177     pages = {6390--8},
1178     month = {Nov},
1179     abstract = {Resonance energy transfer between acyl chain labeled
1180                 (7-nitro-2,1,3-benzoxadiazol-4-yl)phosphatidylcholine
1181                 (NBD-PC) and head group labeled (lissamine rhodamine B
1182                 sulfonyl)phosphatidylethanolamine (N-Rh-PE) was used to
1183                 monitor the rate of NBD-PC transfer between two populations
1184                 of dioleoylphosphatidylcholine (DOPC) vesicles.
1185                 Equilibration of NBD-PC between DOPC vesicles occurs by the
1186                 diffusion of soluble monomers through the water phase,
1187                 which is a first-order process. Conditions were used such
1188                 that the apparent transfer rate constant is equal to the
1189                 rate constant for monomer-vesicle dissociation into
1190                 solution. The partition distribution of NBD-PC between DOPC
1191                 vesicles and water was determined by measuring the loss of
1192                 NBD-PC from vesicles into solution following the dilution
1193                 of small amounts of vesicles in buffer. The acyl chain
1194                 length and temperature dependence of both the rate and
1195                 partition measurements were determined, and a free energy
1196                 diagram for NBD-PC-soluble monomer-vesicle interactions was
1197                 constructed. The conclusions of this analysis are the
1198                 following: NBD-PC dissociation from and association with
1199                 the bilayer require passage through a high-energy
1200                 transition state resulting predominantly from enthalpic
1201                 energy. The activation energy for NBD-PC-vesicle
1202                 dissociation becomes more positive and the standard free
1203                 energy of NBD-PC transfer from water to vesicles becomes
1204                 more negative with increasing acyl chain length. The
1205                 standard free energy of transfer for NBD-PC from water to
1206                 vesicles results predominantly from differences in enthalpy
1207                 between the membrane and water phases. The enthalpy of
1208                 activation for association increases with acyl chain length
1209                 and is larger than expected for an aqueous
1210                 diffusion-limited process in bulk water.},
1211     pmid = {4084528},
1212 }
1213 @Book{Oparin1938:origin_of_life,
1214   author =       {Aleksandr Ivanovich Oparin},
1215   translator =   {Sergius Morgulis},
1216   title =        {The origin of life},
1217   publisher =    {Macmillan, New York},
1218   year =         1938,
1219   href =         {http://ucr.worldcat.org/title/origin-of-life/oclc/958765}}
1220 @Article{Pandit2002:mds_dpps,
1221     author = {Sagar A Pandit and Max L Berkowitz},
1222     title = {Molecular dynamics simulation of dipalmitoylphosphatidylserine
1223              bilayer with Na+ counterions},
1224     journal = {Biophys J},
1225     year = {2002},
1226     volume = {82},
1227     number = {4},
1228     pages = {1818--27},
1229     month = {Apr},
1230     abstract = {We performed a molecular dynamics simulation of
1231                 dipalmitoylphosphatidylserine (DPPS) bilayer with Na+
1232                 counterions. We found that hydrogen bonding between the NH
1233                 group and the phosphate group leads to a reduction in the
1234                 area per headgroup when compared to the area in
1235                 dipalmitoylphosphatidylcholine bilayer. The Na+ ions bind
1236                 to the oxygen in the carboxyl group of serine, thus giving
1237                 rise to a dipolar bilayer similar to
1238                 dipalmitoylphosphatidylethanolamine bilayer. The results of
1239                 the simulation show that counterions play a crucial role in
1240                 determining the structural and electrostatic properties of
1241                 DPPS bilayer.},
1242     pmid = {11916841},
1243     doi = {10.1016/S0006-3495(02)75532-X},
1244 }
1245 @Article{Pankov2005:chol_distribution,
1246     author = {Roumen Pankov and Tania Markovska and Rusina Hazarosova and
1247               Peter Antonov and Lidia Ivanova and Albena Momchilova},
1248     title = {Cholesterol distribution in plasma membranes of $\betaup$1
1249              integrin-expressing and $\betaup$1 integrin-deficient fibroblasts},
1250     journal = {Archives of biochemistry and biophysics},
1251     year = {2005},
1252     volume = {442},
1253     number = {2},
1254     pages = {160--8},
1255     month = {Oct},
1256     abstract = {The effect of integrin receptors on the level and
1257                 transmembrane localization of cholesterol molecules was
1258                 investigated in beta1 integrin-expressing (beta1) and beta1
1259                 integrin-deficient (beta1 null) cells. We found that the
1260                 content of specific raft components-cholesterol,
1261                 sphingomyelin, and caveolin-was increased in
1262                 integrin-expressing cells. Integrin presence affected as
1263                 well the transmembrane distribution of cholesterol-a higher
1264                 percent was found in the plasma membrane outer monolayer of
1265                 beta1 compared to beta1 null cells. Sphingomyelin depletion
1266                 reduced the presence of cholesterol in the outer membrane
1267                 monolayer of both cell lines, but the differences in
1268                 cholesterol asymmetry, observed between beta1 and beta1
1269                 null cells before sphingomyelinase treatment were
1270                 preserved. These findings implied that integrin receptors
1271                 affected the non-random transmembrane distribution of
1272                 cholesterol. Finally, a higher percent of
1273                 detergent-resistant membranes was obtained from beta1
1274                 integrin-expressing cells, suggesting that the presence of
1275                 these receptors in the membranes influenced the formation
1276                 and/or stabilization of lipid raft domains.},
1277     pmid = {16165083},
1278 }
1279 @Article{Pike2002:lipid_raft_composition,
1280     author = {Linda J Pike and Xianlin Han and Koong-Nah Chung and Richard
1281               W Gross},
1282     title = {Lipid rafts are enriched in arachidonic acid and
1283              plasmenylethanolamine and their composition is independent of
1284              caveolin-1 expression: a quantitative electrospray
1285              ionization/mass spectrometric analysis.},
1286     journal = {Biochemistry},
1287     year = 2002,
1288     volume = 41,
1289     number = 6,
1290     pages = {2075--88},
1291     month = Feb,
1292     abstract = {Lipid rafts are specialized cholesterol-enriched membrane
1293                 domains that participate in cellular signaling processes.
1294                 Caveolae are related domains that become invaginated due to
1295                 the presence of the structural protein, caveolin-1. In this
1296                 paper, we use electrospray ionization mass spectrometry
1297                 (ESI/MS) to quantitatively compare the phospholipids
1298                 present in plasma membranes and nondetergent lipid rafts
1299                 from caveolin-1-expressing and nonexpressing cells. Lipid
1300                 rafts are enriched in cholesterol and sphingomyelin as
1301                 compared to the plasma membrane fraction. Expression of
1302                 caveolin-1 increases the amount of cholesterol recovered in
1303                 the lipid raft fraction but does not affect the relative
1304                 proportions of the various phospholipid classes.
1305                 Surprisingly, ESI/MS demonstrated that lipid rafts are
1306                 enriched in plasmenylethanolamines, particularly those
1307                 containing arachidonic acid. While the total content of
1308                 anionic phospholipids was similar in plasma membranes and
1309                 nondetergent lipid rafts, the latter were highly enriched
1310                 in phosphatidylserine but relatively depleted in
1311                 phosphatidylinositol. Detergent-resistant membranes made
1312                 from the same cells showed a higher cholesterol content
1313                 than nondetergent lipid rafts but were depleted in anionic
1314                 phospholipids. In addition, these detergent-resistant
1315                 membranes were not enriched in arachidonic acid-containing
1316                 ethanolamine plasmalogens. These data provide insight into
1317                 the structure of lipid rafts and identify potential new
1318                 roles for these domains in signal transduction.},
1319     pmid = 11827555,
1320     mlid = 21685765,
1321 }
1322  @Manual{R:maincite,
1323        title        = {R: A Language and Environment for Statistical
1324                        Computing},
1325        author       = {R Development Core Team},
1326        organization = {R Foundation for Statistical Computing},
1327        address      = {Vienna, Austria},
1328        year         = 2011,
1329        note         = {{ISBN} 3-900051-07-0},
1330        url          = {http://www.R-project.org}
1331      }
1332 @Article{Rao1982:pc_synthesis,
1333     author = {M Rao and M R Eichberg and J Or\'o},
1334     title = {Synthesis of phosphatidylcholine under possible primitive
1335              earth conditions},
1336     journal = {J Mol Evol},
1337     year = {1982},
1338     volume = {18},
1339     number = {3},
1340     pages = {196--202},
1341     abstract = {Using a primitive Earth evaporating pond model, the
1342                 synthesis of phosphatidylcholine was accomplished when a
1343                 reaction mixture of choline chloride and disodium
1344                 phosphatidate, in the presence of cyanamide and traces of
1345                 acid, was evaporated and heated at temperatures ranging
1346                 from 25 degrees to 100 degrees C for 7 hours. Optimum
1347                 yields of about 15\% were obtained at 80 degrees C.
1348                 Phosphatidylcholine was identified by chromatographic,
1349                 chemical and enzymatic degradation methods. On enzymatic
1350                 hydrolysis with phospholipase A2 and phospholipase C,
1351                 lysophosphatidylcholine and phosphorylcholine were formed,
1352                 respectively. Alkaline hydrolysis gave
1353                 glycerophosphorylcholine. The synthesis of
1354                 phosphatidylcholine as the major compound was accompanied
1355                 by the formation of lysophosphatidylcholine in smaller
1356                 amounts. Cyanamide was found to be essential for the
1357                 formation of phosphatidylcholine, and only traces of HCl,
1358                 of the order of that required to convert the disodium
1359                 phosphatidate to free phosphatidic acid were found
1360                 necessary for the synthesis. This work suggests that
1361                 phosphatidylcholine, which is an essential component of
1362                 most biological membranes, could have been synthesized on
1363                 the primitive Earth.},
1364     pmid = {7097779},
1365 }
1366
1367 @Book{Rasmussen2008:protocells,
1368   editor =       {Steen Rasmussen and Mark A. Bedau and Liaohai Chen and David Deamer and David C. Krakauer and Norman H. Packard and Peter F. Stadler},
1369   title =        {Protocells: Bridging Nonliving and Living Matter},
1370   publisher =    {The MIT Press},
1371   year =         2008,
1372   edition =      1}
1373 @Article{Robinson1995:mds_chol_area,
1374     author = {A J Robinson and W G Richards and P J Thomas and M M Hann},
1375     title = {Behavior of cholesterol and its effect on head group and chain
1376              conformations in lipid bilayers: a molecular dynamics study},
1377     journal = {Biophys J},
1378     year = {1995},
1379     volume = {68},
1380     number = {1},
1381     pages = {164--70},
1382     month = {Jan},
1383     abstract = {Cholesterol molecules were put into a computer-modeled
1384                 hydrated bilayer of dimyristoyl phosphatidyl choline
1385                 molecules, and molecular dynamics simulations were run to
1386                 characterize the effect of this important molecule on
1387                 membrane structure and dynamics. The effect was judged by
1388                 observing differences in order parameters, tilt angles, and
1389                 the fraction of gauche bonds along the hydrocarbon chains
1390                 between lipids adjacent to cholesterol molecules and
1391                 comparing them with those further away. It was observed
1392                 that cholesterol causes an increase in the fraction of
1393                 trans dihedrals and motional ordering of chains close to
1394                 the rigid steroid ring system with a decrease in the kink
1395                 population. The hydrogen-bonding interactions between
1396                 cholesterol and lipid molecules were determined from radial
1397                 distribution calculations and showed the cholesterol
1398                 hydroxyl groups either solvated by water, or forming
1399                 hydrogen bond contacts with the oxygens of lipid carbonyl
1400                 and phosphate groups. The dynamics and conformation of the
1401                 cholesterol molecules were investigated and it was seen
1402                 that they had a smaller tilt with respect to the bilayer
1403                 normal than the lipid chains and furthermore that the
1404                 hydrocarbon tail of the cholesterol was conformationally
1405                 flexible.},
1406     pmid = {7711238},
1407     doi = {10.1016/S0006-3495(95)80171-2},
1408 }
1409 @article{Rousseeuw1987:silhouettes,
1410   title =        "Silhouettes: A graphical aid to the interpretation
1411                   and validation of cluster analysis",
1412   journal =      "Journal of Computational and Applied Mathematics",
1413   volume =       20,
1414   pages =        "53 - 65",
1415   year =         1987,
1416   issn =         "0377-0427",
1417   doi =          "10.1016/0377-0427(87)90125-7",
1418   url =
1419                   "http://www.sciencedirect.com/science/article/B6TYH-45GN65V-6/2/18986ecfab1157f7f05da39a3b08ea73",
1420   author =       "Peter J. Rousseeuw",
1421   keywords =     "Graphical display",
1422   keywords =     "cluster analysis",
1423   keywords =     "clustering validity",
1424   keywords =     "classification",
1425   abstract =     "A new graphical display is proposed for partitioning
1426                   techniques. Each cluster is represented by a
1427                   so-called silhouette, which is based on the
1428                   comparison of its tightness and separation. This
1429                   silhouette shows which objects lie well within their
1430                   cluster, and which ones are merely somewhere in
1431                   between clusters. The entire clustering is displayed
1432                   by combining the silhouettes into a single plot,
1433                   allowing an appreciation of the relative quality of
1434                   the clusters and an overview of the data
1435                   configuration. The average silhouette width provides
1436                   an evaluation of clustering validity, and might be
1437                   used to select an [`]appropriate' number of
1438                   clusters."
1439 }
1440 @Article{Segre2000:agard,
1441     author = {D Segr\'e and D Ben-Eli and D Lancet},
1442     title = {Compositional genomes: prebiotic information transfer in
1443              mutually catalytic noncovalent assemblies},
1444     journal = {Proc Natl Acad Sci U S A},
1445     year = {2000},
1446     volume = {97},
1447     number = {8},
1448     pages = {4112--7},
1449     month = {Apr},
1450     abstract = {Mutually catalytic sets of simple organic molecules have
1451                 been suggested to be capable of self-replication and
1452                 rudimentary chemical evolution. Previous models for the
1453                 behavior of such sets have analyzed the global properties
1454                 of short biopolymer ensembles by using graph theory and a
1455                 mean field approach. In parallel, experimental studies with
1456                 the autocatalytic formation of amphiphilic assemblies
1457                 (e.g., lipid vesicles or micelles) demonstrated
1458                 self-replication properties resembling those of living
1459                 cells. Combining these approaches, we analyze here the
1460                 kinetic behavior of small heterogeneous assemblies of
1461                 spontaneously aggregating molecules, of the type that could
1462                 form readily under prebiotic conditions. A statistical
1463                 formalism for mutual rate enhancement is used to
1464                 numerically simulate the detailed chemical kinetics within
1465                 such assemblies. We demonstrate that a straightforward set
1466                 of assumptions about kinetically enhanced recruitment of
1467                 simple amphiphilic molecules, as well as about the
1468                 spontaneous growth and splitting of assemblies, results in
1469                 a complex population behavior. The assemblies manifest a
1470                 significant degree of homeostasis, resembling the
1471                 previously predicted quasi-stationary states of biopolymer
1472                 ensembles (Dyson, F. J. (1982) J. Mol. Evol. 18, 344-350).
1473                 Such emergent catalysis-driven, compositionally biased
1474                 entities may be viewed as having rudimentary "compositional
1475                 genomes." Our analysis addresses the question of how
1476                 mutually catalytic metabolic networks, devoid of
1477                 sequence-based biopolymers, could exhibit transfer of
1478                 chemical information and might undergo selection and
1479                 evolution. This computed behavior may constitute a
1480                 demonstration of natural selection in populations of
1481                 molecules without genetic apparatus, suggesting a pathway
1482                 from random molecular assemblies to a minimal protocell.},
1483     pmid = {10760281},
1484 }
1485 @Article{Segre2001:compositional_inheritance,
1486     author = {D Segr\'e and B Shenhav and R Kafri and D Lancet},
1487     title = {The molecular roots of compositional inheritance},
1488     journal = {J Theor Biol},
1489     year = {2001},
1490     volume = {213},
1491     number = {3},
1492     pages = {481--91},
1493     month = {Dec},
1494     abstract = {Non-covalent compositional assemblies, made of monomeric
1495                 mutually catalytic molecules, constitute an alternative to
1496                 alphabet-based informational biopolymers as a mechanism of
1497                 primordial inheritance. Such assemblies appear implicitly
1498                 in many "Metabolism First" origin of life scenarios, and
1499                 more explicitly in the Graded Autocatalysis Replication
1500                 Domain (GARD) model [Segré et al. (2000). Proc. Natl Acad.
1501                 Sci. U.S.A.97, 4112-4117]. In the present work, we provide
1502                 a detailed analysis of the quantitative molecular roots of
1503                 such behavior. It is demonstrated that the fidelity of
1504                 reproduction provided by a newly defined heritability
1505                 measure eta(*)(s), strongly depends on the values of
1506                 molecular recognition parameters and on assembly size. We
1507                 find that if the catalytic rate acceleration coefficients
1508                 are distributed normally, transfer of compositional
1509                 information becomes impossible, due to frequent
1510                 "compositional error catastrophes". In contrast, if the
1511                 catalytic acceleration rates obey a lognormal distribution,
1512                 as actually predicted by a statistical formalism for
1513                 molecular repertoires, high reproduction fidelity is
1514                 obtained. There is also a clear dependence on assembly size
1515                 N, whereby maximal eta is seen in a narrow range around N
1516                 approximately 3.5 N(G)/lambda, where N(G)is the size of the
1517                 primordial molecular repertoire and lambda is a molecular
1518                 interaction statistical parameter. Such relationships help
1519                 define the physicochemical conditions that could underlie
1520                 the early steps in pre-biotic evolution.},
1521     pmid = {11735293},
1522     doi = {10.1006/jtbi.2001.2440},
1523 }
1524 @Article{Segre2001:lipid_world,
1525     author = {D Segre and D Ben-Eli and D W Deamer and D Lancet},
1526     title = {The lipid world},
1527     journal = {Orig Life Evol Biosph},
1528     year = {2001},
1529     volume = {31},
1530     number = {1-2},
1531     pages = {119--45},
1532     month = {Feb-Apr},
1533     abstract = {The continuity of abiotically formed bilayer membranes with
1534                 similar structures in contemporary cellular life, and the
1535                 requirement for microenvironments in which large and small
1536                 molecules could be compartmentalized, support the idea that
1537                 amphiphilic boundary structures contributed to the
1538                 emergence of life. As an extension of this notion, we
1539                 propose here a 'Lipid World' scenario as an early
1540                 evolutionary step in the emergence of cellular life on
1541                 Earth. This concept combines the potential chemical
1542                 activities of lipids and other amphiphiles, with their
1543                 capacity to undergo spontaneous self-organization into
1544                 supramolecular structures such as micelles and bilayers. In
1545                 particular, the documented chemical rate enhancements
1546                 within lipid assemblies suggest that energy-dependent
1547                 synthetic reactions could lead to the growth and increased
1548                 abundance of certain amphiphilic assemblies. We further
1549                 propose that selective processes might act on such
1550                 assemblies, as suggested by our computer simulations of
1551                 mutual catalysis among amphiphiles. As demonstrated also by
1552                 other researchers, such mutual catalysis within random
1553                 molecular assemblies could have led to a primordial
1554                 homeostatic system displaying rudimentary life-like
1555                 properties. Taken together, these concepts provide a
1556                 theoretical framework, and suggest experimental tests for a
1557                 Lipid World model for the origin of life.},
1558     pmid = {11296516},
1559 }
1560 @Article{Shaikh2002:pe_phase_sm_area,
1561     author = {Saame Raza Shaikh and Michael R Brzustowicz and Noah
1562               Gustafson and William Stillwell and Stephen R Wassall},
1563     title = {Monounsaturated PE does not phase-separate from the lipid raft
1564              molecules sphingomyelin and cholesterol: role for
1565              polyunsaturation?},
1566     journal = {Biochemistry},
1567     year = {2002},
1568     volume = {41},
1569     number = {34},
1570     pages = {10593--602},
1571     month = {Aug},
1572     abstract = {We investigated interactions of the lipid raft molecules
1573                 sphingomyelin (SM) and cholesterol (CHOL) in monolayers and
1574                 bilayers composed of
1575                 1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycerophosphatidylethanolamine
1576                 (POPE) or
1577                 1-palmitoyl-2-docosahexaenoyl-sn-glycerophosphatidylethanol
1578                 amine (PDPE) at 35 degrees C. Techniques employed were
1579                 pressure-area (pi-A) isotherms generated from
1580                 Langmuir-Blodgett films, solid-state (2)H and (31)P NMR
1581                 spectroscopies, and differential scanning calorimetry
1582                 (DSC). Condensation calculated from pi-A isotherms and
1583                 reduction in the enthalpy of the gel-liquid-crystalline
1584                 transition in DSC scans showed CHOL has a strong affinity
1585                 for POPE, comparable to that observed between SM-CHOL.
1586                 Order parameters derived from (2)H NMR spectra of the
1587                 perdeuterated sn-1 chain of POPE-d(31) increased by >50\%
1588                 upon addition of equimolar CHOL to POPE-d(31)/SM (1:1 mol)
1589                 bilayers. Close proximity of CHOL to POPE even in the
1590                 presence of SM is indicated. Chemical shift anisotropy
1591                 (Deltasigma(csa)) measured from (1)H-decoupled (31)P NMR
1592                 spectra also implied intimate lipid mixing in POPE/SM/CHOL
1593                 (1:1:1 mol). In contrast, pi-A isotherms and corroborating
1594                 DSC studies of PDPE/SM (1:1 mol) indicate phase separation
1595                 between SM and PDPE, which was maintained in the presence
1596                 of CHOL. The cholesterol-associated increase in order of
1597                 the perdeuterated sn-1 chain of PDPE determined by (2)H NMR
1598                 was 2-fold less for PDPE-d(31)/SM/CHOL (1:1:1 mol) than
1599                 POPE-d(31)/SM/CHOL (1:1:1 mol). Our findings support the
1600                 notion that acyl chain dependent lateral phase separation
1601                 occurs in the presence of a docosahexaenoic acid
1602                 (DHA)-containing phospholipid (PDPE), but not an oleic
1603                 acid-containing phospholipid (POPE). We propose that
1604                 monounsaturated lipids do not promote formation of stable
1605                 lipid rafts and that polyunsaturation may be important for
1606                 raft stability.},
1607     pmid = {12186543},
1608 }
1609 @Article{Shenhav2005:pgard,
1610     author = {Barak Shenhav and Arren Bar-Even and Ran Kafri and Doron
1611               Lancet},
1612     title = {Polymer GARD: computer simulation of covalent bond formation
1613              in reproducing molecular assemblies},
1614     journal = {Orig Life Evol Biosph},
1615     year = {2005},
1616     volume = {35},
1617     number = {2},
1618     pages = {111--33},
1619     month = {Apr},
1620     abstract = {The basic Graded Autocatalysis Replication Domain (GARD)
1621                 model consists of a repertoire of small molecules,
1622                 typically amphiphiles, which join and leave a non-covalent
1623                 micelle-like assembly. Its replication behavior is due to
1624                 occasional fission, followed by a homeostatic growth
1625                 process governed by the assembly's composition. Limitations
1626                 of the basic GARD model are its small finite molecular
1627                 repertoire and the lack of a clear path from a 'monomer
1628                 world' towards polymer-based living entities. We have now
1629                 devised an extension of the model (polymer GARD or P-GARD),
1630                 where a monomer-based GARD serves as a 'scaffold' for
1631                 oligomer formation, as a result of internal chemical rules.
1632                 We tested this concept with computer simulations of a
1633                 simple case of monovalent monomers, whereby more complex
1634                 molecules (dimers) are formed internally, in a manner
1635                 resembling biosynthetic metabolism. We have observed events
1636                 of dimer 'take-over' - the formation of compositionally
1637                 stable, replication-prone quasi stationary states
1638                 (composomes) that have appreciable dimer content. The
1639                 appearance of novel metabolism-like networks obeys a
1640                 time-dependent power law, reminiscent of evolution under
1641                 punctuated equilibrium. A simulation under constant
1642                 population conditions shows the dynamics of takeover and
1643                 extinction of different composomes, leading to the
1644                 generation of different population distributions. The
1645                 P-GARD model offers a scenario whereby biopolymer formation
1646                 may be a result of rather than a prerequisite for early
1647                 life-like processes.},
1648     pmid = {16010993},
1649 }
1650 @Article{Shenhav2007:comp_protocells,
1651     author = {Barak Shenhav and Aia Oz and Doron Lancet},
1652     title = {Coevolution of compositional protocells and their
1653              environment},
1654     journal = {Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci},
1655     year = {2007},
1656     volume = {362},
1657     number = {1486},
1658     pages = {1813--9},
1659     month = {Oct},
1660     abstract = {The coevolution of environment and living organisms is well
1661                 known in nature. Here, it is suggested that similar
1662                 processes can take place before the onset of life, where
1663                 protocellular entities, rather than full-fledged living
1664                 systems, coevolve along with their surroundings.
1665                 Specifically, it is suggested that the chemical composition
1666                 of the environment may have governed the chemical
1667                 repertoire generated within molecular assemblies,
1668                 compositional protocells, while compounds generated within
1669                 these protocells altered the chemical composition of the
1670                 environment. We present an extension of the graded
1671                 autocatalysis replication domain (GARD) model--the
1672                 environment exchange polymer GARD (EE-GARD) model. In the
1673                 new model, molecules, which are formed in a protocellular
1674                 assembly, may be exported to the environment that surrounds
1675                 the protocell. Computer simulations of the model using an
1676                 infinite-sized environment showed that EE-GARD assemblies
1677                 may assume several distinct quasi-stationary compositions
1678                 (composomes), similar to the observations in previous
1679                 variants of the GARD model. A statistical analysis
1680                 suggested that the repertoire of composomes manifested by
1681                 the assemblies is independent of time. In simulations with
1682                 a finite environment, this was not the case. Composomes,
1683                 which were frequent in the early stages of the simulation
1684                 disappeared, while others emerged. The change in the
1685                 frequencies of composomes was found to be correlated with
1686                 changes induced on the environment by the assembly. The
1687                 EE-GARD model is the first GARD model to portray a possible
1688                 time evolution of the composomes repertoire.},
1689     pmid = {17510019},
1690     doi = {10.1098/rstb.2007.2073},
1691 }
1692 @Article{Smaby1997:pc_area_with_chol,
1693     author = {J M Smaby and M M Momsen and H L Brockman and R E Brown},
1694     title = {Phosphatidylcholine acyl unsaturation modulates the decrease
1695              in interfacial elasticity induced by cholesterol},
1696     journal = {Biophys J},
1697     year = {1997},
1698     volume = {73},
1699     number = {3},
1700     pages = {1492--505},
1701     month = {Sep},
1702     abstract = {The effect of cholesterol on the interfacial elastic
1703                 packing interactions of various molecular species of
1704                 phosphatidylcholines (PCs) has been investigated by using a
1705                 Langmuir-type film balance and analyzing the elastic area
1706                 compressibility moduli (Cs(-1)) as a function of average
1707                 cross-sectional molecular area. Emphasis was on the high
1708                 surface pressure regions (pi > or = 30 mN/m) which are
1709                 thought to mimic biomembrane conditions. Increasing levels
1710                 of cholesterol generally caused the in-plane elasticity of
1711                 the mixed monolayers to decrease. Yet, the magnitude of the
1712                 cholesterol-induced changes was markedly dependent upon PC
1713                 hydrocarbon structure. Among PC species with a saturated
1714                 sn-1 chain but different sn-2 chain cis unsaturation levels
1715                 [e.g., myristate (14:0), oleate (18:1delta9(c), linoleate
1716                 (18:2delta9,12(c), arachidonate (20:4delta5,8,11,14(c), or
1717                 docosahexenoate (22:6delta4,7,10,13,16,19(c)], the in-plane
1718                 elasticity moduli of PC species with higher sn-2
1719                 unsaturation levels were less affected by high cholesterol
1720                 mol fractions (e.g., >30 mol \%) than were the more
1721                 saturated PC species. The largest cholesterol-induced
1722                 decreases in the in-plane elasticity were observed when
1723                 both chains of PC were saturated (e.g., di-14:0 PC). When
1724                 both acyl chains were identically unsaturated, the
1725                 resulting PCs were 20-25\% more elastic in the presence of
1726                 cholesterol than when their sn-1 chains were long and
1727                 saturated (e.g., palmitate). The mixing of cholesterol with
1728                 PC was found to diminish the in-plane elasticity of the
1729                 films beyond what was predicted from the additive behavior
1730                 of the individual lipid components apportioned by mole and
1731                 area fraction. Deviations from additivity were greatest for
1732                 di-14:0 PC and were least for diarachidonoyl PC and
1733                 didocosahexenoyl PC. In contrast to Cs(-1) analyses,
1734                 sterol-induced area condensations were relatively
1735                 unresponsive to subtle structural differences in the PCs at
1736                 high surface pressures. Cs(-1) versus average area plots
1737                 also indicated the presence of cholesterol
1738                 concentration-dependent, low-pressure (<14 mN/m) phase
1739                 boundaries that became more prominent as PC acyl chain
1740                 unsaturation increased. Hence, area condensations measured
1741                 at low surface pressures often do not accurately portray
1742                 which lipid structural features are important in the
1743                 lipid-sterol interactions that occur at high membrane-like
1744                 surface pressures.},
1745     pmid = {9284316},
1746 }
1747 @Article{Stano2010:vesicle_self_reproduction,
1748     author = {Pasquale Stano and Pier Luigi Luisi},
1749     title = {Achievements and open questions in the self-reproduction of
1750              vesicles and synthetic minimal cells},
1751     journal = {Chem Commun (Camb)},
1752     year = {2010},
1753     volume = {46},
1754     number = {21},
1755     pages = {3639--53},
1756     month = {Jun},
1757     abstract = {Supramolecular chemistry was enriched, about twenty years
1758                 ago, by the discovery of the self-reproduction of micelles
1759                 and vesicles. The dynamic aspects and complexity of these
1760                 systems makes them good models for biological compartments.
1761                 For example, the self-reproduction of vesicles suggests
1762                 that the growth in size and number of a vesicle population
1763                 resembles the pattern of living cells in several aspects,
1764                 but it take place solely due to physical forces. Several
1765                 reports demonstrate that reverse micelles, micelles,
1766                 sub-micrometric and giant vesicles can self-reproduce,
1767                 generating new particles at the expenses of a suitable
1768                 precursor. Recently, similar studies are in progress on
1769                 more complex vesicle-based systems, namely semi-synthetic
1770                 minimal cells. These are artificial cell-like compartments
1771                 that are built by filling liposomes with the minimal number
1772                 of biomolecules, such as DNA, ribosomes, enzymes, etc., in
1773                 order to construct a living cell in the laboratory. This
1774                 approach aims to investigate the minimal requirements for
1775                 molecular systems in order to display some living
1776                 properties, while it finds relevance in origins of life
1777                 studies and in synthetic (constructive) biology.},
1778     pmid = {20442914},
1779     doi = {10.1039/b913997d},
1780 }
1781 @Article{Svetina2009:vesicle_budding,
1782     author = {Sasa Svetina},
1783     title = {Vesicle budding and the origin of cellular life},
1784     journal = {Chemphyschem},
1785     year = {2009},
1786     volume = {10},
1787     number = {16},
1788     pages = {2769--76},
1789     month = {Nov},
1790     abstract = {This Minireview provides an appropriate opportunity to
1791                 demonstrate the connection between the results of some
1792                 early experimental and theoretical investigations of
1793                 vesicle budding and the more recent application of the
1794                 concepts developed there to the process of vesicle
1795                 self-reproduction. Herein, we also explain why vesicle
1796                 budding could have preceded the establishment of cellular
1797                 life.},
1798     pmid = {19774545},
1799     doi = {10.1002/cphc.200900577},
1800 }
1801 @Article{Szostak2001:synthesizing_life,
1802     author = {J W Szostak and D P Bartel and P L Luisi},
1803     title = {Synthesizing life},
1804     journal = {Nature},
1805     year = {2001},
1806     volume = {409},
1807     number = {6818},
1808     pages = {387--90},
1809     month = {Jan},
1810     pmid = {11201752},
1811     doi = {10.1038/35053176},
1812 }
1813 @Article{Tamulis2011:lipid_world_evolution,
1814     author = {Arvydas Tamulis and Mantas Grigalavicius},
1815     title = {The emergence and evolution of life in a "fatty acid world"
1816              based on quantum mechanics},
1817     journal = {Orig Life Evol Biosph},
1818     year = {2011},
1819     volume = {41},
1820     number = {1},
1821     pages = {51--71},
1822     month = {Feb},
1823     abstract = {Quantum mechanical based electron correlation interactions
1824                 among molecules are the source of the weak hydrogen and Van
1825                 der Waals bonds that are critical to the self-assembly of
1826                 artificial fatty acid micelles. Life on Earth or elsewhere
1827                 could have emerged in the form of self-reproducing
1828                 photoactive fatty acid micelles, which gradually evolved
1829                 into nucleotide-containing micelles due to the enhanced
1830                 ability of nucleotide-coupled sensitizer molecules to
1831                 absorb visible light. Comparison of the calculated
1832                 absorption spectra of micelles with and without nucleotides
1833                 confirmed this idea and supports the idea of the emergence
1834                 and evolution of nucleotides in minimal cells of a
1835                 so-called Fatty Acid World. Furthermore, the
1836                 nucleotide-caused wavelength shift and broadening of the
1837                 absorption pattern potentially gives these molecules an
1838                 additional valuable role, other than a purely genetic one
1839                 in the early stages of the development of life. From the
1840                 information theory point of view, the nucleotide sequences
1841                 in such micelles carry positional information providing
1842                 better electron transport along the nucleotide-sensitizer
1843                 chain and, in addition, providing complimentary copies of
1844                 that information for the next generation. Nucleotide
1845                 sequences, which in the first period of evolution of fatty
1846                 acid molecules were useful just for better absorbance of
1847                 the light in the longer wavelength region, later in the PNA
1848                 or RNA World, took on the role of genetic information
1849                 storage.},
1850     pmid = {20443139},
1851     doi = {10.1007/s11084-010-9211-4},
1852 }
1853 @Article{Tanford1974:micelle_formation_thermodynamics,
1854     author = {C Tanford},
1855     title = {Thermodynamics of micelle formation: prediction of micelle
1856              size and size distribution},
1857     journal = {Proc Natl Acad Sci U S A},
1858     year = {1974},
1859     volume = {71},
1860     number = {5},
1861     pages = {1811--5},
1862     month = {May},
1863     abstract = {This paper presents a simple theory for the calculation of
1864                 micelle size and other properties of micelleforming
1865                 systems. The theory is based on the separate estimation of
1866                 the components of the free energy arising from hydrophobic
1867                 attraction and from head group repulsion, each as a
1868                 function of micelle size. The difficult problem of an a
1869                 priori calculation of the repulsive factor is circumvented
1870                 by using experimental values of this parameter, derived
1871                 from pressure-area curves of monolayers at an interface
1872                 between an aqueous solution and liquid hydrocarbon. Though
1873                 some parameters of the theory are still somewhat uncertain,
1874                 self-consistent and physically realistic values can be
1875                 assigned that lead to almost exact prediction of
1876                 experimental micelle sizes and critical micelle
1877                 concentrations for two distinctly different ionic
1878                 detergents.},
1879     pmid = {4525294},
1880 }
1881 @article{Tewes2001:lipid_polarity_in_bec,
1882         author = {BJ Tewes and HJ Galla},
1883         title = {Lipid polarity in brain capillary endothelial cells.},
1884         journal = {Endothelium},
1885         year = 2001,
1886         key = {bec, lipid polarity, lipid composition},
1887         volume = 8,
1888         number = 3,
1889         pages = {207--220},
1890         abstract = {Brain capillary endothelial cells (BCEC) represent an
1891               epithelial like cell type with continuous tight
1892               junctions and polar distributed proteins. In this paper
1893               we investigated whether cultured BCEC show a polar
1894               distribution of membrane lipids as this was demonstrated
1895               for many epithelial cell types. Therefore we applied a
1896               high yield membrane fractionation method to isolate pure
1897               fractions of the apical and the basolateral plasma
1898               membrane (PM) domains. Using a set of methods for lipid
1899               analysis we were able to determine the total lipid
1900               composition of the whole cells and the PM
1901               fractions. Both membrane domains showed a unique lipid
1902               composition with clear differences to each other and to
1903               the whole cell composition. Three lipid species were
1904               polar distributed between the two PM
1905               domains. Phosphatidylcholine was enriched in the apical
1906               membrane whereas sphingomyelin and glucosylceramide were
1907               enriched in the basolateral membrane. The possible
1908               function of this lipid polarity for the blood-brain
1909               barrier mechanism is the generation of a suitable lipid
1910               environment for polar distributed membrane proteins and
1911               the generation of two PM domains with different
1912               biophysical properties and permeabilities.},
1913         pmid = 11824473
1914 }
1915 @Article{Thomas1988:chol_transfer,
1916     author = {P D Thomas and M J Poznansky},
1917     title = {Cholesterol transfer between lipid vesicles. Effect of
1918              phospholipids and gangliosides},
1919     journal = {Biochem J},
1920     year = {1988},
1921     volume = {251},
1922     number = {1},
1923     pages = {55--61},
1924     month = {Apr},
1925     abstract = {The effect of lipid composition on the rate of cholesterol
1926                 movement between cellular membranes is investigated using
1927                 lipid vesicles. The separation of donor and acceptor
1928                 vesicles required for rate measurement is achieved by
1929                 differential centrifugation so that the lipid effect can be
1930                 quantified in the absence of a charged lipid generally used
1931                 for ion-exchange-based separation. The rate of cholesterol
1932                 transfer from small unilamellar vesicles (SUVs) containing
1933                 50 mol\% cholesterol to a common large unilamellar vesicle
1934                 (LUV) acceptor containing 20 mol\% cholesterol decreases
1935                 with increasing mol\% of sphingomyelin in the SUVs, while
1936                 phosphatidylethanolamine and phosphatidylserine have no
1937                 appreciable effect at physiologically relevant levels.
1938                 There is a large decrease in rate when
1939                 phosphatidylethanolamine constitutes 50 mol\% of donor
1940                 phospholipids. Interestingly, gangliosides which have the
1941                 same hydrocarbon moiety as sphingomyelin exert an opposite
1942                 effect. The effect of spingomyelin seems to be mediated by
1943                 its ability to decrease the fluidity of the lipid matrix,
1944                 while that of gangliosides may arise from a weakening of
1945                 phosphatidylcholine-cholesterol interactions or from a more
1946                 favourable (less polar) microenvironment for the desorption
1947                 of cholesterol provided by the head-group interactions
1948                 involving sugar residues. If the effect of asymmetric
1949                 transbilayer distribution of lipids is taken into
1950                 consideration, the observed composition-dependent rate
1951                 changes could partly account for the large difference in
1952                 the rates of cholesterol desorption from the inner and
1953                 outer layers of plasma membrane. Such rate differences may
1954                 be responsible for an unequal steady-state distribution of
1955                 cholesterol among various cellular membranes and
1956                 lipoproteins.},
1957     pmid = {3390160},
1958 }
1959 @Article{Thurmond1991:area_of_pc_pe_2hnmr,
1960     author = {R L Thurmond and S W Dodd and M F Brown},
1961     title = {Molecular areas of phospholipids as determined by 2H NMR
1962              spectroscopy. Comparison of phosphatidylethanolamines and
1963              phosphatidylcholines},
1964     journal = {Biophys J},
1965     year = {1991},
1966     volume = {59},
1967     number = {1},
1968     pages = {108--13},
1969     month = {Jan},
1970     abstract = {The role of lipid diversity in biomembranes is one of the
1971                 major unsolved problems in biochemistry. One parameter of
1972                 possible importance is the mean cross-sectional area
1973                 occupied per lipid molecule, which may be related to
1974                 formation of nonbilayer structures and membrane protein
1975                 function. We have used 2H NMR spectroscopy to compare the
1976                 properties of
1977                 1,2-diperdeuteriopalmitoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine
1978                 (DPPE-d62) and
1979                 1,2-diperdeuteriopalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine
1980                 (DPPC-d62) in the L alpha phase. We find that DPPE has
1981                 greater segmental order than DPPC, and that this increase
1982                 in order is related to the smaller area per acyl chain
1983                 found for DPPE. Values of the mean cross-sectional chain
1984                 area are calculated using a simple diamond lattice model
1985                 for the acyl chain configurational statistics, together
1986                 with dilatometry data. The results obtained for the mean
1987                 area per molecule are comparable with those from low angle
1988                 x-ray diffraction studies.},
1989     pmid = {2015377},
1990     doi = {10.1016/S0006-3495(91)82203-2},
1991 }
1992 @Article{Walde1994:fa_vesicle_reproduction,
1993   author =       {Peter Wlade and Roger Wick and Massimo Fresta and Annarosa Mangone and Pier Luigi Luisi},
1994   title =        {Autopoetic Self-Reproduction of Fatty Acid Vesicles},
1995   journal =      {J Am. Chem. Soc},
1996   year =         1994,
1997   volume =       116,
1998   number =       26,
1999   pages =        {11649-11654},
2000   abstract =  {Conditions are described under which vesicles formed
2001                   by caprylic acid and oleic acid in water are able to
2002                   undergo autopoietic self-reproduction---namely an
2003                   increase of their population number due to reaction
2004                   which takes place within the spherical boundary of
2005                   the vesicles themselves. This is acchieved by
2006                   letting a certain amount of the neat water-insoluble
2007                   caprylic or oleic anhydride hydrolyze at alkaline
2008                   pH: the initial increase of the concentration of the
2009                   released acid/carboxylate is extremely slow (several
2010                   days to reach thte conditions for spontaneous
2011                   vesicle formation), but afterwards, the presence of
2012                   vesicles brings about a rapid second phase leading
2013                   to more and more vesicles being formed in an overall
2014                   autocatalystic process. THe catalytic power of the
2015                   caprylic acid and oleic acid vesicles toward the
2016                   hydrolysis of the correpsonding anhydride is
2017                   documented in a set of indepenedent experiments. In
2018                   these experiments, the hydroysis was carried out in
2019                   the presence of vesicles at a pH corresponding
2020                   approximately to the pK of the acid in the vesicles.
2021                   The process of autopoeitc self-reproduction of
2022                   caprylic acid and oleic acid vesicles is studied as
2023                   a function of temperature: by increasing temperature
2024                   (up to 70 C), the exponential time progress of
2025                   vesicle formation tend sot become steeper while the
2026                   long initial slow phase is significantly shortened.
2027                   The caprylic acid and oleic acid vesicles are
2028                   characterized by electron microscopy and by
2029                   determining their internal volume. The question
2030                   whether and to what extent these vesicles form a
2031                   classic chemical equilibrium system---in which
2032                   namely the free surfactant is in equilibrium with
2033                   the aggregates---is also investigated.},
2034   doi =          {10.1021/ja00105a004}
2035 }
2036 @Article{Wimley1990:dmpc_exchange,
2037     author = {W C Wimley and T E Thompson},
2038     title = {Exchange and flip-flop of dimyristoylphosphatidylcholine in
2039              liquid-crystalline, gel, and two-component, two-phase large
2040              unilamellar vesicles},
2041     journal = {Biochemistry},
2042     year = {1990},
2043     volume = {29},
2044     number = {5},
2045     pages = {1296--303},
2046     month = {Feb},
2047     abstract = {The rate and extent of spontaneous exchange of
2048                 dimyristoylphosphatidylcholine (DMPC) from large
2049                 unilamellar vesicles (LUV) composed of either DMPC or
2050                 mixtures of DMPC/distearoylphosphatidylcholine (DSPC) have
2051                 been examined under equilibrium conditions. The phase state
2052                 of the vesicles ranged from all-liquid-crystalline through
2053                 mixed gel/liquid-crystalline to all-gel. The exchange rate
2054                 of DMPC between liquid-crystalline DMPC LUV, measured
2055                 between 25 and 55 degrees C, was found to have an Arrhenius
2056                 activation energy of 24.9 +/- 1.4 kcal/mol. This activation
2057                 energy and the exchange rates are very similar to those
2058                 obtained for the exchange of DMPC between DMPC small
2059                 unilamellar vesicles (SUV). The extent of exchange of DMPC
2060                 in LUV was found to be approximately 90\%. This is in
2061                 direct contrast to the situation in DMPC SUV where only the
2062                 lipid in the outer monolayer is available for exchange.
2063                 Thus, transbilayer movement (flip-flop) is substantially
2064                 faster in liquid-crystalline DMPC LUV than in SUV.
2065                 Desorption from gel-phase LUV has a much lower rate than
2066                 gel-phase SUV with an activation energy of 31.7 +/- 3.7
2067                 kcal/mol compared to 11.5 +/- 2 kcal/mol reported for SUV.
2068                 A defect-mediated exchange in gel-phase SUV, which is not
2069                 the major pathway for exchange in LUV, is proposed on the
2070                 basis of the thermodynamic parameters of the activation
2071                 process. Surprisingly, the rates of DMPC exchange between
2072                 DMPC/DSPC two-component LUV, measured over a wide range of
2073                 compositions and temperatures, were found to exhibit very
2074                 little dependence on the composition or phase configuration
2075                 of the vesicles.(ABSTRACT TRUNCATED AT 250 WORDS)},
2076     pmid = {2322564},
2077 }
2078 @Article{Wimley1991,
2079     author = {W C Wimley and T E Thompson},
2080     title = {Phosphatidylethanolamine enhances the concentration-dependent
2081              exchange of phospholipids between bilayers},
2082     journal = {Biochemistry},
2083     year = {1991},
2084     volume = {30},
2085     number = {17},
2086     pages = {4200--4},
2087     month = {Apr},
2088     abstract = {It has previously been demonstrated that lipid exchange
2089                 between phosphatidylcholine vesicles, at higher
2090                 concentrations, is characterized by a second-order
2091                 concentration-dependent exchange process in addition to the
2092                 first-order process operative at lower concentrations
2093                 (Jones, J. D., & Thompson, T. E. (1989) Biochemistry 28,
2094                 129-134). Furthermore, it was demonstrated that the
2095                 second-order process occurs as a result of an enhancement
2096                 of the first-order desorption process, possibly resulting
2097                 from attractive interactions between a potentially
2098                 desorbing lipid molecule and a transiently apposed bilayer
2099                 (Jones, J. D., & Thompson, T. E. (1990) Biochemistry 29,
2100                 1593-1600). In this work we have studied the exchange of
2101                 [3H]dimyristoylphosphatidylcholine (DMPC) between large
2102                 vesicles of the compositions 100\% DMPC, 70/30 (mol/mol)
2103                 DMPC/dimyristoylphosphatidylethanolamine (DMPE), and
2104                 68.25/30/1.75 (mol/mol/mol)
2105                 DMPC/DMPE/dimyristoylphosphatidylglycerol (DMPG). The
2106                 second-order exchange process is enhanced by 100-fold or
2107                 more in vesicles containing 30 mol \% DMPE relative to
2108                 100\% DMPC and is reduced or eliminated by the addition of
2109                 1.75\% of the anionic lipid DMPG. These effects can be
2110                 achieved by alterations in the equilibrium bilayer
2111                 separation of 5 A or less. The results are in accord with
2112                 the model of Jones and Thompson and indicate that
2113                 relatively low concentrations of PE in a PC bilayer can
2114                 have significant effects on bilayer surface properties and
2115                 on potential interactions between bilayers.},
2116     pmid = {2021612},
2117 }
2118 @Article{Wimley1991:dmpc_depc_exchange,
2119     author = {W C Wimley and T E Thompson},
2120     title = {Transbilayer and interbilayer phospholipid exchange in
2121                   dimyristoylphosphatidylcholine/dimyristoylphosphatidylethanolamine
2122                   large unilamellar vesicles},
2123     journal = {Biochemistry},
2124     year = {1991},
2125     volume = {30},
2126     number = {6},
2127     pages = {1702--9},
2128     month = {Feb},
2129     abstract = {The rates of spontaneous interbilayer and transbilayer
2130                 exchange of [3H]dimyristoylphosphatidylcholine ([3H]DMPC)
2131                 were examined in DMPC and
2132                 DMPC/dimyristoylphosphatidylethanolamine (DMPE) large
2133                 unilamellar vesicles in the liquid-crystalline-, gel-, and
2134                 mixed-phase states. DMPC desorption rates from either gel
2135                 or liquid-crystalline phases containing DMPE are very
2136                 similar to the corresponding rates from pure DMPC gel or
2137                 liquid-crystalline phases. This is not the case for DMPC
2138                 desorption from distearoylphosphatidylcholine
2139                 (DSPC)-containing gel phases, where the desorption rates
2140                 are significantly faster than from a pure DMPC gel phase
2141                 [Wimley, W. C., & Thompson, T. E. (1990) Biochemistry 29,
2142                 1296-1303]. We proposed that the DMPC/DSPC behavior results
2143                 from packing defects in gel phases composed of both DMPC
2144                 and DSPC molecules because of the four-carbon difference in
2145                 the acyl chain lengths of the two species. The present
2146                 results strongly support this hypothesis because no such
2147                 anomalous behavior is observed in DMPC/DMPE, which is
2148                 similar to DMPC/DSPC in phase behavior but does not have
2149                 the chain length difference. The inclusion of 10-30 mol \%
2150                 DMPE in DMPC bilayers was also found to have a significant
2151                 effect on the rate of transbilayer movement (flip-flop) of
2152                 [3H]DMPC in the liquid-crystalline phase. Between 10 and 30
2153                 mol \% DMPE, flip-flop of DMPC is slowed by at least
2154                 10-fold relative to flip-flop in DMPC bilayers, and the
2155                 entropy and enthalpy of flip-flop activation are both
2156                 substantially decreased.(ABSTRACT TRUNCATED AT 250 WORDS)},
2157     pmid = {1993185},
2158 }