Жидкие мембраны«Мы не должны думать о клеточной мембране как о статической твердой поверхности», — говорит Ева Шевчик из группы биофизики TU Wien. «Мембрана, самый внешний слой клетки, жидкая. Ее молекулы — липиды и белки — постоянно находятся в движении».Белки могут служить разным целям.
Они могут действовать как док-станции для веществ извне или как каналы, транспортирующие молекулы в клетку. Поскольку многие белки влияют друг на друга, похоже, что такие белки могут перемещаться внутри мембраны вместе как «наноплот».Эта гипотеза становилась все более популярной среди клеточных биологов, а «плоти» были связаны со многими клеточными процессами. Но доказательства этой гипотезы были получены только из исследований с модельными системами или мертвыми клетками.
Прямо в живой клетке «плоты» не наблюдались.Многие исследователи думали, что «плоты» слишком малы и недолговечны, чтобы их можно было обнаружить с помощью обычных микроскопических методов. В биофизических лабораториях TU Wien теперь используется комбинация нескольких передовых методов для решения этой проблемы. «С одной стороны, мы используем микроскопию сверхвысокого разрешения, которая позволяет нам изучать отдельные молекулы, с другой стороны, мы можем влиять на клеточную мембрану, используя микро- и наноструктурированные поверхности», — говорит Ева Шевчик. «Таким образом, мы можем анализировать структуру клеточной мембраны совершенно по-новому».
Молекулярное ЛегоВо-первых, поверхности были структурированы в микрометровом масштабе, чтобы клетки, выращенные на этой поверхности, могли взаимодействовать со структурой. «Это похоже на молекулярное Лего», — говорит Ева Шевчик. «Мы размещаем молекулярные строительные блоки на микроструктурированной поверхности, которые связываются со специфическими белками клеточной мембраны». Белки прикрепляются к структурированной поверхности и больше не могут перемещаться через клеточную мембрану.Таким образом, можно выбрать белок, который считается важным строительным блоком наноплота, его можно закрепить в определенных положениях на поверхности, а затем можно будет изучить, как реагируют другие белки и липиды.
Молекулы становятся видимыми с помощью специальной микроскопической техники. Небольшие количества флуоресцентных маркеров прикрепляются к белкам или липидам, а затем молекулы могут сниматься на пленку, когда они перемещаются внутри мембраны. «Когда мы изучаем движение отдельных белков, мы можем видеть, имеем ли мы дело с мембранными рафтами или нет», — говорит Ева Шевчик. «Такой плот, закрепленный на искусственных наноструктурах на поверхности ниже, будет оказывать большее сопротивление блуждающим белкам, чем окружающие области.
Следовательно, движение белков будет медленнее. Однако в наших измерениях диффузионное движение молекулы везде одинаковы ".
Для Евы Шевчик тот факт, что гипотеза плота оставалась популярной в течение столь долгого времени, даже несмотря на то, что для нее никогда не было прямых доказательств, не так уж удивительна: «Всегда есть соблазн интерпретировать свои результаты в контексте установленных гипотез, это обычная проблема в науке. Наша цель состояла в том, чтобы проверить гипотезу плота без каких-либо предубеждений или предубеждений ».Гипотеза плота, как она преподавалась до сих пор, потерпела поражение. Но если рафтообразных структур, перемещающихся через мембрану, не существует, существуют ли другие механизмы, обеспечивающие порядок между белками и липидами? «Возможно, актиновый цитоскелет играет более важную роль, чем мы думали», — говорит Ева Шевчик.
Цитоскелет расположен непосредственно под клеточной мембраной и обеспечивает стабильность. Теперь Севчик хочет изучить его функцию, используя биофизические методы исследования.