Новое исследование: гибкость клеточной мембраны зависит от плотности упаковки липидов

Клеточные мембраны защищают живые клетки и регулируют их работу. Новое исследование раскрывает универсальные биофизические законы, управляющие их поведением на наноуровне.

Суперспособность к адаптации

Мембраны в основном состоят из жировых соединений — липидов. Они могут быстро менять свой липидный состав в ответ на изменения диеты, давления или температуры. Это свойство, гомеостаз, поддерживает жизнедеятельность клетки.

Учёные долго пытались связать структуру мембраны с её физическими свойствами, но результаты экспериментов были противоречивыми. Например, при добавлении холестерина в модельные мембраны одни образцы становились жёстче, а другие — нет.

Ключ — не тип липида, а плотность упаковки

Используя нейтроны и рентгеновские лучи, команда физика Раны Ашкар обнаружила, что на эластичность мембраны влияет не тип липида, а то, насколько плотно они упакованы.

• Одни липиды сопротивляются сжатию, другие могут быть упакованы очень плотно.
• Плотность упаковки — главный фактор, определяющий гибкость мембраны, которая, в свою очередь, регулирует жизнеспособность клетки.

Эти выводы были подтверждены в сотрудничестве с лабораториями Университета Аризоны и Стокгольмского университета с помощью экспериментов ядерного резонанса и вычислительных исследований.

«Мембраны могут иметь замечательную композиционную сложность, но то, что действительно важно для определения или прогнозирования их эластичности, — это то, насколько плотно они упакованы», — сказала Ашкар.

Это открытие имеет значение для разработки методов лечения болезней, систем доставки лекарств, технологий искусственных клеток и следующего этапа биофизики мембран.