16 октября 2013

Кислотность может изменять свойства клеточной мембраны

Кислотность может изменять свойства клеточной мембраны

Из всех удивительных технологий разработанных людьми, ни одна не могла сравниться с живой клеткой, сложной фундаментальной частицей организма. И ни одна активность клетки не может происходить без тонких липидных мембран, которые отделяют ее части и регулируют их функции. Изменения формы хвостов в гексагональные, прямоугольные-C, или прямоугольные-P решетки наблюдаются при различных уровнях рН.

Контроль свойств би-слоя является жизненно важным фактором для новых достижений в области биологии и биотехнологии. Междисциплинарная команда исследователей из Северо-Западного Университета определила метод, как можно управлять кристаллизацией би-слоев, изменяя кислотность их среды. Исследование, опубликованное 24 сентября в выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences, пролило свет на функции клеток и может помочь ученым в разработке биотехнологий и технологий доставки лекарств.

"В природе функции живой клетки находятся в балансе, кислотность, температура, ее среда должны прибывать в определенных пределах, или клетки погибнут",

— говорит соавтор исследования Моника Олвера-де-ла-Крус, профессор материаловедения, инженерии и химии и биологической инженерии в Северо-Западной школе технических наук Маккормика, — "Живые существа могут адаптироваться, однако, они более функциональны, и мы хотели найти определенный набор условий, при которых би-слои, контролирующие большую часть клетки, могут трансформироваться".

Воспользовавшись зарядом групп молекул, команда исследователей разработала новый способ изменения физических свойств мембраны. Они начали с объединения молекул дилизина (+2) и карбоксилат(-1)амфифила c различной длиной хвоста в двухслойные мембраны при различных уровнях рН, и это меняло эффективный заряд их головок. Би-слои, состоящие из двух слоев молекул амфифильного вещества с гидрофильными и с гидрофобными свойствами, образовывали вокруг кристаллическую оболочку. Имеющая форму леденца, молекула амфифильного вещества обладала заряженной гидрофильной головкой и гидрофобным хвостом. Молекулы образовывали каждый слой выстраиваясь хвост-к-хвосту, а головки формировали внешние мембраны. Плотность и расположение молекул определялись пористостью, прочностью и другими свойствами мембраны.

Затем, группа (DND-CAT) с помощью рассеянного рентгеновского излучения и при помощи усовершенствованной установки синхротронного излучения Аргоннской национальной лаборатории, проанализировала полученную кристаллизацию молекул би-слоя. Для получения изображения мембранных структур при помощи электронного микроскопа, исследователи ранее заморозили их, но этот процесс является трудоемким и может изменять их структурную точность, что затрудняет понимание мембранной сборки и поведения в физиологических условиях, таких как организм человека.

Исследователи обнаружили, что большинство молекул не реагировали на изменение кислотности. Но у тех, которые обладали критической длиной хвоста, что зависит от уровня гидрофильности молекулы, заряд молекул головки изменился до такой степени, что их двумерная кристаллизация из периодической прямоугольной решетки (обычно встречаются в щелочных растворах) превратилась в гексагональную решетку (обычно встречающаяся в кислых растворах). Оболочки с более высокой симметрией, такие как шестиугольные, сильнее и менее хрупкие, чем оболочки с меньшей симметрией. Изменение рН также меняло толщину би-слоев и компактность молекул.

Изменение плотности и расстояния молекул в мембране может помочь ученым контролировать инкапсуляции и эффективность выпуска молекул внутрь пузырька. 


Источник: sciencedaily.com



Что такое нервная абляция?

Нервная абляция является хирургической операцией, которая разрушает нерв или ухудшает его функциональность. Изначально проводимая путем разрезания или других прямых форм контакта, сегодня абляция выполняется хирургами, применяющими электромагнитное излучение (радиочастотная абляция). Эта процедура имеет меньшее количество осложнений, чем крупная операция, и может быть выполнена в амбулаторных условиях, часто в качестве метода управления болью. Применение нервной абляции:…

Насколько эффективен инфликсимаб для лечения псориаза?

Научные исследования показали, что прием инфликсимаба для лечения псориаза является высокоэффективным у 70-75% пациентов. Он работает, подавляя аутоиммунные реакции, которые провоцируют избыточное производство клеток кожи, вызывающее бляшки псориаза. Однако, инфликсимаб несет риски серьезных побочных эффектов и должен использоваться только в тяжелых случаях и когда другие методы лечения были неэффективными или противопоказаны. В каких случаях показан…

Что такое дискинезия желчного пузыря?

Дискинезия желчного пузыря Дискинезия желчного пузыря – это заболевание, при котором происходит неполное опустошение желчного пузыря. В норме вещество, называемое желчью, выходит из желчного пузыря через трубку, известную как желчный проток, однако при дискинезии желчный пузырь перестает нормально сокращаться и высвобождать желчь. Симптомы этого заболевания схожи с симптомами желчнокаменной болезни, при которой происходит блокировка желчного…

Какие побочные эффекты вызывает цетиризин?

Цетиризин – это лекарственный препарат, который обычно рекомендуется для временного облегчения симптомов аллергии на цветение трав и других разновидностей аллергических реакций. В число распространенных симптомов, поддающихся воздействию этого препарата, входят зуд в носу, горле и глазах, а также чихание, насморк, крапивница и другие высыпания на коже. Цетиризин является антигистамином, который ослабляет подобные симптомы, препятствуя высвобождению…

Какие факторы определяют достаточную дозу метотрексата?

Достаточная доза метотрексата зависит от многих факторов, таких как конкретное заболевание, для лечения которого используется данный препарат, возраст пациента и размер тела пациента. Например, взрослому человеку, принимающему данный препарат для лечения ревматоидного артрита, требуется 7,5 миллиграммов в неделю. Ребенку, получающему препарат для лечения того же заболевания, следует давать от 5 до 15 мг на один…