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细胞膜的综合分析揭示了独立的结构域

发布时间:2018-05-24 浏览次数:12

马克斯·普朗克研究所的生物化学家利用先进的成像技术成功地对酵母细胞膜的分子结构进行了第一次全面的分析,准确地揭示了酵母细胞膜的组织结构。

细胞膜作为细胞与环境的界面,由脂肪和蛋白质组成,具有多种重要功能。慕尼黑附近马丁斯里德的马克斯·普朗克生物化学研究所的科学家对这一边界层的分子结构进行了首次全面分析,并准确地揭示了它的组织结构。在酵母细胞中,整个膜由独立的结构域组成,每个结构域仅含有一种或几种蛋白质类型。如果蛋白质被重新定位到不适当的区域,它甚至可能无法发挥作用。研究表明,膜是一种拼布被子,有助于科学家更好地了解细胞的基本过程。

细胞膜必须处理来自环境和细胞内部的大量信号,以便启动对变化条件的适当分子响应。例如,如果某些信使物质结合到膜上,这可以触发细胞的生长或分裂。细胞膜一直是科学研究的热点。然而,其中一个基本上无法解释的方面,就是它的各个组成部分是如何组织起来的。根据早期模型,锚定在膜中的脂肪(脂质)和蛋白质处于恒定的通量中并且不形成固定结构。至少有一些是在有界域中组织的,这一点最近才被证明,而且只适用于少数蛋白质。

Max Planck生物化学研究所的研究小组组长罗兰·克立奇-瑟尔德纳已经对细胞膜的分子结构进行了首次全面分析。他们为此目的使用了先进的成像技术,使他们能够获得比以前更清晰的细胞膜图像和其中标记的蛋白质。他们发现细胞膜上的结构域形成不是例外,而是规律。细胞膜中的每一种蛋白质位于不同的区域,这些区域采用贴片或网状结构。整个细胞膜就像一种分子拼布被子一样由结构域组成。

「有些区域含有一种以上的蛋白质,」罗兰·柯利奇-瑟尔德纳说。“即使这些分子完成完全不同的功能,它们通常有一个共同点:它们通过相似或相同的分子锚连接到膜中的共享区域。“在另一个实验中,科学家成功地证明了蛋白质功能在多大程度上依赖于这种特定环境:他们用另一种分子变体替代了某些蛋白质中最初的锚定物。然后将修饰的蛋白质重新定位到与新锚匹配的“外源”结构域。然而,他们在新的环境中已经不能正常工作了。

那么,蛋白质如何找到合适的结构域并保持与其相关联,尽管它们在膜平面内相对移动?研究人员能够证明细胞膜中的脂质在这一过程中起着中心作用。不同的脂质倾向于聚集在某些蛋白质锚周围。因此,出现了对具有类似锚定类型的蛋白质特别有吸引力的区域。这可以解释细胞膜如何自组织另一个以前未回答的生物学问题。细胞膜高度有序的结构有助于科学家更好地理解它的许多功能。“人们可以假定许多过程只有在细胞膜上形成结构域才能有效地发挥作用,”kantich - soldner说。“细胞可能利用了一个同样适用于日常生活的原理:一定程度的秩序使事情变得更容易完成。资料来源:马克斯·普朗克研究所


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