Биохимия мембран. Эдоцитоз и экзоцитоз. Том 2 - Болдырева А.А.
Скачать (прямая ссылка):
содержимого.
Сам акт слияния включает несколько стадий: частичное (по-луслияние) и
полное слияние, сопровождающееся на последних этапах стабилизацией
переходных структур, появлением особых кохлеарных внутримембранных частиц
и самое главное, объединением внутренних объемов клеток или везикул.
Снижение плотности поверхностного заряда, увеличение ионной концентрации
среды, снижение pH среды и введение поликатионов способствует сближению и
контакту мембран. Повышение вязкости среды мешает сближению, но облегчает
образование контакта уже сближенных мембран. Деформация клеточной
поверхности - важный фактор слипания и слияния мембран.
При рассмотрении экзоцитоза (см. разд. 3.5) было указано на определяющую
роль в секреторном процессе устройства состыковочного центра плазмалеммы
при его контакте с мембраной секреторных гранул. Выступы в плазмалемме,
обращенные в цитоплазму, при экзоцитозе должны иметь значительно меньший
радиус кривизны, чем секреторная гранула. При контакте сперматозоида с
яйцеклеткой их слияние облегчается микроворсинками. Первоначальное
сцепление мембран на малой площади распространяется далее на большую
площадь.
Сближение мембран до критического расстояния (^2 нм* когда уже произошел
непосредственный контакт) приводит к; агрегации и латеральной диффузии
белков из области контакта* т. е. в зоне слипания контактируют
безбелковые липидные домены, бислои мембран (рис. 13). Белки в случае
экзоцитоза: (см. разд. 3.5) могут удаляться в сторону состыковочного
центра (и даже за его пределы) и, кроме того, преформировать пункты
удерживания мембран в этом центре. Белки могут удаляться активным путем с
затратой энергии, например, при функционировании спектрин-актиновой сети;
и пассивным способом за счет геометрической асимметрии молекул белка и
отличия кривизны мембраны в различных ее участках, а также за счет-
перемещения полярных белков при электростатическом взаимодействии
сблизившихся мембран.
В зоне контакта происходит практически полная дегидратация мембран.
Двухвалентные катионы способны дегидратировать полярные головки липидов.
Известно, что полиэтиленгли-коль индуцирует слияние различных везикул, а
декстран - лишь агрегацию, но не слияние. Оба реагента связывают
структурированную воду у поверхности бислоев. В отличие от декст-рана,
полиэтиленгликоль вызывает структурные дефекты в липидном бислое.
Плотный контакт обеих мембран сначала приводит к образованию
пенталаминарной. а затем триламинарной структуры (диафрагмы). Последняя
образуется после постепенного вытеснения двух лишних слоев мембран на
периферию области контакта. Триламинарная структура - это новый одинарный
би-
86
слой в зоне контакта, образованный из двух сблизившихся и контактирующих
бислоев. Образование триламинарной структуры- универсальный процесс
межмембранного взаимодействия. Гидрофильная поверхность триламинарной
структуры не является результатом взаимопроникновения двух бислоев.
ТТТ Т Т t
iiiiii
"??????
<j> А А А А Л
Г
В
ГГГГТТ
W W
ДА А А Ь <!) 2
ттпт
Х'ТТТТГ
'^тттС^ w
vUiu/,r
w
-о о-
j> j> j) <!>
mu
><*"?
z - 3
Рис. 13. Механизмы Са-зависимого слияния мембран (А-Г):
А : 1 - до слияния, 2 - частичное слияние (полуслияиие) с образованием
триламинарной структуры, 3 - полное слияние и образование "поры"; Б : / -
до слияния, 2 - готовность к слиянию (наблюдается агрегация
внутримембранных белковых глобул, их латеральная диффузия из зоны
слияния, липидная фаза становится более жидкой, за счет дестабилизации
мембраны в липидном бислое образуются кластеры - мицелляр-ные глобулы в
кристаллическом .состоянии); В:1 - пеиталаминарная структура, 2 -
первичный акт слияния, образование мицелл, 3 - образование триламинарной
структуры; Г : I - образование зоны контакта, 2 - ее увеличение, 3-
кристаллизация липидных бислоев. При переходе от 2 к 3 (ВГ) - разрыв
внешних слоев контактирующих мембран, частичное удаление материала из
области контакта
Са-Зависимая дестабилизация структуры мембран при их контакте друг с
другом приводит к тому, что в липидных доменах пенталаминарной структуры,
большая часть которых находится в жидком состоянии, появляются кластеры
из мицеллярных глобул в кристаллическом состоянии (рис. 13). Границы
кластеров дестабилизируют бислой.
Для слияния требуется, чтобы липидные бислои в зоне кон-
87
такта мембран находились в более подвижном, жидком состоянии. Например,
липиды мембран сперматозоидов по мере созревания становятся более
жидкими. Хочестерин снижает подвижность липидных молекул и тормозит
слияние. Липосомы стимулируют слияние клеток только при температуре около
или. выше температуры фазового перехода составляющих их липидов.
Добавление ионов Са в малой концентрации в суспензию мембранных везикул
вызывает агрегацию, но не слияние последних. При достижении пороговой
концентрации Са2+ происходит изотермический фазовый переход фосфолипидов
из жидкого состояния в кристаллическое и индуцируется слияние. В
