Фосфолипиды представляют собой нерастворимые в воде «строительные блоки», которые образуют мембранный барьер, окружающий клетки, и обеспечивают структурный каркас и среду, в которой находятся мембранные белки. Во время 62-го Ежегодного собрания Биофизического общества, которое состоится 17-21 февраля в Сан-Франциско, Калифорния, Уильям Доуэн из Медицинской школы Макговерна Техасского университета в Хьюстоне представит работу своей группы, изучающую, как фосфолипидная среда мембранного белка определяет его структуру и функцию..
Есть два типа мембранных белков внутри фосфолипидной среды. «Гидрофильные (водолюбивые) экспонируются на поверхности мембраны, где они стабильно взаимодействуют с водной средой, окружающей мембраны, а гидрофобные (водоотталкивающие) экспонируются внутри мембран», - сказал Доуэн.
Из-за этого баланса гидрофильных и гидрофобных белков на внутренней и внешней сторонах клеточной мембраны условия остаются стабильными. «Например, гидрофильные (белки) на одной стороне мембраны не должны переворачиваться через гидрофобное ядро мембраны на другую сторону», - сказал Доуэн.
Это заставило Доуэна задаться вопросом, почему «клетки поддерживают тысячи уникальных видов фосфолипидов». Чтобы выяснить это, его группа сконструировала мутантов бактерии Escherichia coli и дрожжей Saccharomyces cerevisiae, в которых состав этих «строительных блоков» мог варьироваться. «Поскольку мы меняли состав мембранных фосфолипидов, мы негативно влияли на клеточные функции.- сказал Доухан.
Это важные результаты, потому что «мембранные белки изначально производятся в эндоплазматическом ретикулуме (внутри клетки), а затем транспортируются к другим мембранам, где они функционируют», - сказал Доуэн. «Итак, изменение среды фосфолипидов во время этого транспортного процесса… внутри мембраны может изменить структуру и функцию белка. Важность динамических изменений в функции мембранного белка, связанная с составом фосфолипидов, является непризнанным способом контроля клеточных процессов».
То, как клетки регулируют различные процессы, играет центральную роль в поддержании жизнеспособности клеток, и это уникальное свойство каждого типа клеток. «Чтобы полностью понять жизнь, нам нужно не только определить каждую химическую реакцию внутри клетки, но и то, как каждая из них регулируется и интегрируется друг с другом», - сказал Доуэн.