Экспериментально подтверждены предсказанные флуктуации толщины клеточных мембран

Давняя загадка клеточной биологии, похоже, вплотную приблизилась к разрешению. Измерения, проведённые Национальным институтом стандартов и технологий (США), впервые в истории продемонстрировали изменения толщины модельной клеточной мембраны.

Это наблюдение, подтвердившее предположение о флуктуациях в мембранах, поможет биологам лучше понять основные клеточные функции (к примеру, образование пор).

Динамичная природа клеточной мембраны (иллюстрация Nagao / NIST).

Любая наша клетка окружена клеточной мембраной — гибкой стенкой, составленной из жирных молекул, которые поддерживают целостность внутреннего содержания. Однако клетки нуждаются в питании, которое необходимо захватывать снаружи. Кроме того, им требуется «отводной путь» для отходов жизнедеятельности. Чаще всего такие пути обеспечиваются внедрением определённых белков прямо в структуру клеточной стенки. Эти протеины способны формировать каналы, которые закрываются и открываются подобно шлюзу, ведущему к внутриклеточному пространству.

Но прежде чем занять своё место в составе мембраны, эти протеины свободно плавают в клеточной протоплазме. При этом до сих пор нет никакого разумного объяснения тому, как мембрана, задачей которой является создание непроницаемого барьера, позволяет белкам проникать в себя. Возможно, всему виной её динамическая природа. Клеточная мембрана далеко не статический барьер: она всё время двигается, её толщина меняется, образуя волну, — в теории...

Учёные сконструировали набор искусственных мембран и проанализировали их движения с помощью редкого специализированного устройства типа «спиновое эхо». После длительных измерений они пришли к выводу, что при нагревании до температуры тела толщина мембраны флуктуирует в пределах 8% каждые 100 нс, что в 30 раз медленнее в сравнении с небиологическими образцами.

Таким образом, наконец-то удалось на опыте показать давно предсказываемую флуктуацию толщины. Правда, теперь нужно разобраться, почему изменения происходят так медленно и за счёт чего они активизируют внедрение в состав мембраны огромного протеина.

Отчёт об исследовании можно найти в журнале Physical Review Letters.

Подготовлено по материалам Национального института стандартов и технологий.