Учёные впервые измерили толщину клеточных мембран внутри живых клеток

До сих пор толщину мембран можно было измерить только в упрощённых искусственных системах, например, у липидов в пробирке. Учёные из Scripps Research разработали метод, который впервые позволяет измерить толщину мембраны непосредственно внутри клеток, выявляя ранее невидимые вариации.

Результаты, опубликованные в Journal of Cell Biology, основаны на существующем вычислительном методе Surface Morphometrics, разработанном в лаборатории Даниэль Гротйан, старшего автора исследования. Метод использует передовые методы визуализации и вычислительный анализ.

Почему толщина мембраны важна

«Мембраны не существуют изолированно — на их форму влияют белки и структуры вокруг», — говорит Гротйан. Толщина этих мембран влияет на то, как белки встраиваются в них, как молекулы проходят через них и как органеллы выполняют свои задачи.

Ключевые открытия с помощью нового метода

Применив метод к клеткам животных и дрожжей, команда обнаружила поразительные вариации:

• В митохондриях внешняя мембрана была значительно тоньше внутренней.
• В клетках млекопитающих специализированные складки внутренней мембраны, кристы, имели более толстые мембраны, чем области, прижатые к внешней мембране.
• Толщина мембраны коррелирует с её кривизной.

«Патч-анализ» и открытие белков

Метод включает компонент «patch-based» анализа, который определяет характеристики мембраны в местах расположения конкретных белков. Анализ работает как молекулярный «формочка для печенья», выделяя небольшие участки мембраны.

Применив этот анализ к белку ATP-синтазе, команда обнаружила, что этот белок имеет тенденцию скапливаться в областях, где мембраны одновременно изогнуты и необычно толсты.

Новый метод открывает путь для исследования ранее недоступных вопросов, таких как движение белков во времени и их влияние на окружающие мембраны.