Der er udviklet en ny model, der simulerer ophobning af lipider i membraner

Kolesterol er afgørende for dannelsen af ​​cellemembraner hos pattedyr og er en del af mange livsprocesser. Et af de mest kontroversielle begreber inden for biofysik er hypotesen om de såkaldte lipid-flåder:områder med høje koncentrationer af kolesterol og glycosphingolipider i membraner. Disse lipidflåder, også kendt som lipid mikrodomæner, er områder af cellemembranen, hvor lipider og kolesterol akkumuleres og spiller en vigtig rolle i cellefunktionen. I øjeblikket, tilstedeværelsen af ​​lipidflåder i levende celler er kun en hypotese, fordi selvom forskellige laboratorieundersøgelser har forsøgt at simulere dem ved at blande to typer lipid og kolesterol, ingen har formået at opdage dem eller afgøre, om de virkelig eksisterer, hvordan de er dannet og hvordan de fungerer i levende celler.

Det er mistanke om, at lipidflåder også er ansvarlige for begyndelsen af ​​sygdomme som Creutzfeldt-Jakob eller AIDS, hvis patogener passerer gennem dem for at trænge ind i cellerne. Derfor, at forstå deres mekanisme er grundlæggende for at bestemme, hvordan disse sygdomme udvikler sig.

Et team af fysikere ledet af forskeren fra URV's Institut for Kemiteknik Vladimir Baulin har designet et eksperiment, der simulerer dannelsen af ​​en ny type lipid-flåde på en nanometrisk skala omkring objekter, der er indkapslet i membranerne, såsom proteiner og ionkanaler. Resultaterne af denne undersøgelse er blevet offentliggjort i tidsskriftet Fysiske anmeldelsesbreve .

"Ionkanaler er en slags transmembranprotein - det vil sige, de spænder over hele cellemembranen - som, sammen med proteiner, tillade specifikke ioner at passere fra den ene side af membranen til den anden. De er en del af det og indeholder kolesterol. Den rolle transmembrane proteiner spiller i den mulige dannelse af disse kolesterol nanodomæner er ukendt, "siger Vladidimir Baulin om forskningsresultaterne.

I denne forskning, forskerne har udført et eksperiment med en lipidmembran, der ligner menneskelige celler, hvad angår størrelsesskalaen, og kolesterolets dimension og sammensætning. De erstattede det transmembrane protein med et ultrakort kulstof nanorør - 10 nanometer langt. Og efter en række simuleringer bekræftede de, at disse domæner - lipidflåderne - er meget dynamiske, de dannes og forsvinder derefter kun for at danne igen, og de eksisterer i cirka 10 nanosekunder.

Holdet gjorde også en anden vigtig opdagelse om kolesterols rolle i membraner:kolesterol kan være ansvarlig for at destabilisere membranerne og hjælpe objekter af nanometrisk størrelse med at trænge ind i cellerne. "Det var som at finde nøglen til at åbne og lukke døre gennem en membran, " sagde Vladimir Baulin. "Vi fandt ud af, at når der er høje koncentrationer af kolesterol, nanorør kan spontant forlade membranen på et spørgsmål om millisekunder. Men hvis membranen ikke har kolesterol, de forbliver fanget inde."

Denne undersøgelse kan tjene til at udvikle nye afgørende tilgange til forskning i lipid-flåder, så udviklingen af ​​nogle sygdomme og celleprocesser vil også blive bedre forstået.