Трансформированная клетка - Эш Б.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Полярные группы фосфолипидов в жидком бислое сохраняют свою квазикристаллическую упаковку, в то время как жирнокислотные цепи становятся в высшей степени неупорядоченными по мере приближения к центру бислоя (Hubbel, McConnell, 1971; Trauble, Sackrrmnn, 1972; Seeling, Niederberger, 1974).
Переход бислоя из состояния геля в жидкокристаллическое и обратно наступает при более высоком значении температуры, характерном для каждого вида фосфолипидов в отдельности, и определяется главным образом структурными характеристиками жирнокислотных цепей, этерифицирующими в 1- и 2-положении основания глицерина. Увеличение длины цепи и насыщенности снижает ионизацию полярных групп, приводя к увеличению средней температуры перехода Ть тогда как укорочение цепи, увеличение ненасыщенности и поверхностной площади заряда и включение в бислой различных органических амфипатических молекул приводят к снижению Т\. Переход гель — жидкокристаллическое состояние развивается в бислое в латеральном направлении и приводит к сокращению толщины бислоя (Foxr 1975).
76
Фосфолипиды биомембран по отношению к их жирнокислотному составу гетерогенны, и это определяет сложное поведение фазовых переходов. Множественные полные фазовые переходы, сопровождающиеся неидеальным поведением, свидетельствуют, что бислой липидов при физиологических значениях температуры содержит области липидов, находящихся в твердом (гелеобразном) и жидкокристаллическом состояниях (Phillips et al., 1972; Linden el al., 1973; Lee, 1977). Переход гель — жидкокристаллическая фаза может быть индуцирован путем изменений температуры или pH и поверхностного потенциала в физиологических условиях, а также с помощью двухвалентных катионов различных органических молекул, включая анестетики (Trauble, Eibl, 1974; Papahadjopoulos, Poste, 1975; Jacobson, Papahadjopoulos, 1975).
Кооперативность липидных фазовых переходов, которая, как предполагают, важна для функционирования определенных мембран-связанных ферментов и транспортных белков, может быть снижена или ликвидирована с помощью холестерина (Ladbrooke et al., 1968; Oldfield, Chapman, 1972; Papahadjopoulos et al., 1973; 1973a), интегральных мембранных белков (Papahadjopoulos et al., 1975, Jadob-son, Papahadjopoulos, 1975).
В дополнение к описанным типам движений липидов их молекулы могут быстро перемещаться на поверхности мембраны с коэффициентом диффузии в пределах от 10~7 до 10~9 см * с™1 (детально приведено в работе Jain, White, 1977). Однако поперечное перемещение молекул с одной половины бислоя к другой происходит со значительно меньшей скоростью. В модельных липидных бислоях полупериод липидных превращений находится на временной шкале в интервале от часов до суток (Kornberg, McConnell, 1971; McNamee, McConnell, 1973; Lenard, Rothman, 1976; McNamee, McConnell, 1973; Grant, McConnell, 1973; Smith, Green, 1974), тогда как в природных мембранах он измеряется минутами. Эти факты побудили к предположению, что поперечные двия«ения липидов через естественную мембрану могут ускоряться с помощью специфических белков (Bretscher,
1974). Представление о том, что большинство липидов движется свободно и распределяется случайно в плоскости бислоя, является сверхупрощенисм и критикуется на методической основе (Wallach, 1975; 1977; Jain, White, 1977). Особенно много экспериментов выполнено с использованием спин-меченых аналогов липидов, которые дали представление о характеристиках текучести липидного бислоя. Поведение этих зондов отличалось от такового природных фосфолипидов в связи с появлением областей с большей, чем обычно, текучестью с нарушением нормальной геометрии упаковки жирнокислотных цепей липидов в их непосредственном окружении. Скорость обмена молекулярных зондов с соседними фосфолипидами может быть отличной от скорости латерального перемещения липидов в невозмущенных областях бислоя.
Из-за такой неопределенности полученные с помощью этих методов данные об ограничении подвижности липидов в природных мембранах и липидных бислоях могут быть несколько завышены.
77
Гетерогенность структуры липидного бислоя доказана рядом экспериментов. Вновь синтезируемые липиды неоднотипно распределяются в мембранах экспоненциально растущих бактерий (Morrison, Morowitz, 1970). Отрицательно заряженные виды липидов образуют кластеры в смешанных фосфолипидных бислоях в присутствии Са2+ (Ohnishi, Ito, 1973; Papahadjopoulos, 1975) и положительно заряженных белков (Galla, Sackmann, 1975; BirrelJ, Griffith,
1976). Интегральные мембранные белки и холестерин сдерживают движение и перераспределение упорядочивающихся липидов в их непосредственном окружении (Oldfield, Chapman, 1972; Papahadjopoulos et al., 1975; Wallach et al., 1979).
ЗЛЛ.2, Подвижность белков
Одним из принципов жидкостно-мозаичной модели является то, что белки свободно перемещаются в плоскости (горизонтально) бислоя. Большинство выводов относительно горизонтального перо-мещения белков основано на измерениях скорости перемещения поверхностных антигенов при индуцированном вирусом слиянии различных типов клеток (Watkins, Grace, 1967; Frye, Edidin, 1970), перераспределении поверхностных рецепторов лектинов и иммуноглобулинов, которые определялись в результате связывания с их флюоресцеин- или ферритин-мечеными лектинами и антителами (Taylor et al., 1971; Karnovsky et al., 1973; Raff, DePetris, 1973) и повторным появлением поглощения хромофоров белков, подверженных фотообесцвечиванию в ограниченных областях мембран (Peters et al., 1974; Poo, Cone, 1974). Вращательное движение регистрировалось спектроскопически путем измерения скорости затухания фотодихроизма и определения времени вращательной релаксации хро-мофор-носящих белков (Cone, 1972; Junge, 1972; 1973; Razi-Naqvi et al., 1973; Cherry et al., 1977).
