Структура и функции биологических мембран - Трошин А.С.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 56. Миелиновая оболочка седалищного нерва лягушки (ув. 215 ООО)
раны шванновской клетки, а плотная линия — сплавлением ее цитоплазматической поверхности. Таким образом, как рентгеноструктурные, так и электронно-микроскопические данные свидетельствуют о различной структуре или составе нелипидных компонентов,располагающихся внутри и на периферии основного периода миелина. Такая структурная особенность элементарной единицы миелина была названа «фактором различия» (иногда ее называют «фактором Финеана»). Рентгеноструктурные, а тем более электронно-микроскопические данные не позволяют с определенной степенью достоверности решить, являются ли нелипидные компоненты миелина обязательно белковыми. В принципе данные рентгеноструктурного анализа не исключают того, что один из нелипидных компонентов может вовсе не содержать белков, а состоять из углеводов. Имеется ряд работ, указывающих на присутствие мукополисахаридов и других углеводных компонентов, в миелиновой оболочке центральных и периферических нервных волокон (Szabo, Robos-Einstein, 1962; Brante, 1967).
Несмотря на то, что обсуждаемая выше схема структурной организации элементарной единицы миелина, основанная на рентгеноструктурных, поляризационно-оптических, биохимических и электронно-микроскопи-
ГЛАВА 9. МИЕЛИНОВАЯ ОБОЛОЧКА — МОДЕЛЬ МЕМБРАННЫХ СТРУКТУР 145
ческих данных, обусловила появление 'большого количества новых исследований и является до сих пор распространенной моделью, следует отметить ее принципиальные недостатки. Это важно сделать еще и потому, что характеристики структурной единицы миелина часто используются при создании моделей структурно-химической организации плазматических и других клеточных мембран.
Экспериментальные факты, указывающие на строго упорядоченное положение липидных молекул и размеры билипидного слоя в элементарной единице миелина, получены в основном на экстрагированных липидах, которые, как теперь хорошо известно, образуют в водных растворах жидкие кристаллы. Результаты рентгеноструктурного исследования этих кристаллов, по современным представлениям, не могут быть применимы к сложной липопротеиновой структуре миелина. В последние годы методами ядерного магнитного резонанса, дифракции рентгеновых лучей, инфракрасной спектроскопии и калориметрии показано, что структура липидных компонентов зависит от длины углеводородных цепей, степени их ненасыщенности, гетерогенности и т. д. Особенно резко структура этого компонента может меняться в присутствии белковых и других составляющих миелиновой оболочки нервного волокна. В последние годы значительно изменились представления о взаимодействии липидов и белков в липопротеиновых системах. Появляется все больше данных о том, что гидрофобные взаимодействия играют существенную роль в стабилизации этих структур. Вместе с тем обсуждаемая схема структурной организации универсальной единицы миелина полностью игнорирует эти взаимодействия. Такое положение, естественно, не удовлетворяло исследователей, занимающихся изучением ультраструктуры и молекулярной организации липопротеиновых комплексов. Дальнейшее изучение структуры миелина потребовало более тщательного анализа рентгеноструктурных данных. Дело в том, что сложность полного анализа получаемых рентгенограмм миелина обусловлена в большой степени малым количеством рефлексов. Кроме того, отсутствие точных сведений о химическом составе и силах взаимодействия между отдельными компонентами миелина не позволяет провести корректно полный Фурье-синтез с целью выяснения распределения электронной плотности внутри элементарной единицы миелина, что в принципе необходимо для построения модели ее структурно-химической организации. Несмотря на такую ситуацию, ряд использованных приемов дает возможность с определенной степенью достоверности (в зависимости от принятых допущений) провести приближенный анализ распределения электронной плотности в пределах элементарной единицы миелина с разрешением, обусловленным имеющимся на рентгенограммах количеством рефлексов. Эффективное разрешение распределения электронной плотности, представленное рядом Фурье, может быть записано (Worthington, King, 1971) в виде:
Ах = I (2fe)_1, Ш
где I — основной период повторения; h — количество дифракционных порядков, используемых в синтезе Фурье. В большинстве работ по малоугловой дифракции миелина получено в основном лишь пять рефлексов, поэтому разрешение кривых распределения электронной плотности соответствует 17 А (при одном непременном условии — правильном определении фаз структурных амплитуд).
146 СТРУКТУРНАЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТОЧНЫХ МЕМБРАН
Модельный подход для выбора фаз структурных амплитуд
Для выбора фаз структурных амплитуд можно использовать модель ступенчатой функции элементарной единицы миелина, параметры которой определяются по электронно-микроскопическим фотографиям миелиновой оболочки. Если допустить, что при подготовке объектов для электронно-микроскопического исследования не происходит существенных изменений в структуре миелина, а локализация осмия соответствует структурным элементам с наивысшей электронной плотностью, то полученные
