|
Фиолетовые «хвосты» молекул липидов, образующих клеточные мембраны, гораздо менее организованы в отсутствии холестерина (сверху), чем в его присутствии (внизу) – открытие, ставшее возможным благодаря увеличению изображения мембраны методом нейтронной дифракции. (Фото: NIST)
Клеточные мембраны – своего рода «кожа» почти каждой клетки нашего организма. Контролируя доступ в клетки, мембраны являются главной мишенью для многих лекарственных препаратов. Но большинство экспериментальных методов не дает ученым возможности рассмотреть их вблизи и тем более в движении. Группа исследователей, работающих в Национальном институте стандартов и технологии (National Institute of Standards and Technology, NIST) и Калифорнийском университете в Ирвине (University of California, Irvine), недавно разработала метод, позволяющий резко увеличить их изображение. Эта работа помогла пролить свет на важную роль холестерина внутри этой границы, лежащей между клеткой и внешним миром.
Для изучения мембран ученые использовали научное оборудование Центра нейтронных исследований (Center for Neutron Research, NCNR) NIST. С его помощью они получили изображение с разрешением, более чем в 1000 раз превышающим то, что может дать оптический микроскоп – эквивалент увеличения кончика иглы до размеров большого здания.
«Лекарственные препараты, влияющие на ощущение боли, сердечный ритм, настроение, аппетит и память – для всех них мишенями являются белки, встроенные в клеточную мембрану и функционирующие как маленькие ворота», - объясняет Элла Михайлеску (Ella Mihailescu) из Исследовательского института бионауки и биотехнологии (Institute for Bioscience and Biotechnology Research) (объединенный институт NIST и Университета Мэриленда). «Так как мембраны и их белки важны для медицины, нам бы хотелось иметь более полную картину того, как они функционируют – и не только более хорошие снимки. Хотелось бы увидеть их в движении, как это постоянно происходит в реальной жизни».
Разрешение оптических микроскопов ограниченно, а более мощные электронные микроскопы требуют предварительного замораживания образцов. Но, используя нейтронную дифракцию, не требующую замораживания, ученые не только смогли наблюдать мембрану с гораздо большим увеличением и в динамике, но и получили более полное представление о давно известном явлении утолщения и уплотнения мембраны в присутствии холестерина.
Цепочки мембранных липидов образуют двухслойную оболочку с «головками», обращенными к внешней и внутренней стороне клетки, и «хвостами», заполняющими внутреннюю часть мембраны. Известно, что холестерин играет важную роль в молекулярной дезорганизации мембран. Ученые впервые увидели, что в присутствии холестерина липидные «хвосты» выстраиваются в плотное образование, выглядящее как узкая полоска с тянущимися от нее липидными цепочками, и создают порядок, который хотя и предполагался ранее, но никогда еще не был увиден непосредственно. Без холестерина хвосты частично утрачивают этот порядок, совершая энергичные колебания и в некоторых случаях даже перемещаясь по направлению к головкам своих цепочек.
Это открытие позволяет предположить, что холестерин может оказывать значительное влияние на мембранные белки, которые очень чувствительны к окружающей их среде. «Мембрана и ее белки постоянно взаимодействуют, поэтому нам хотелось бы узнать больше», - говорит Михайлеску. «Благодаря этой уникальной технологии увеличения мы можем исследовать клеточные мембраны более эффективно, чем когда-либо ранее, и для этого совместно с Университетом Мэриленда мы сейчас разрабатываем исследовательскую программу».
По материалам
Closer Look at Cell Membrane Shows Cholesterol 'Keeping Order'
Оригинальная статья:
Mihaela Mihailescu, Rishi G. Vaswani, Eduardo Jardón-Valadez, Francisco Castro-Román, J. Alfredo Freites, David L. Worcester, A. Richard Chamberlin, Douglas J. Tobias, Stephen H. White. Acyl-Chain Methyl Distributions of Liquid-Ordered and -Disordered Membranes
© «Холестерин «поддерживает порядок» в клеточных мембранах». Полная или частичная перепечатка материала разрешается при обязательной незакрытой от индексации, незапрещенной для следования робота активной гиперссылке на страницу Вглубь живой материи. Письменное разрешение обязательно.
|
