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



Почему отекает шея?

Отек шеи обычно вызывается увеличенными железами на шее, особенно лимфатическими узлами, щитовидной железой и миндалинами. Лимфатические узлы и миндалины могут быть заражены вирусом или бактериями, такими как мононуклеоз, острый фарингит и инфекции верхних дыхательных путей. Щитовидная железа может стать больной или дисфункциональной, как в случае гипотиреоза и гипертиреоза, и вызвать отек. Опухание шеи также может…

Блокирование метаболизма сахара замедляет рост опухолей легких

Новое исследование EPFL предполагает, что лечение, которое блокирует два белка, транспортирующих сахар, может помочь замедлить рост опухолей легких. Раковые клетки используют много сахара, чтобы стимулировать их быстрый рост и распространение. Это привело к тому, что ученые рассмотрели возможность прекращения поставок сахара как способ лечения рака. Текущее исследование предполагает, что это может быть эффективным подходом, но…

Что нужно знать об ацесульфаме калия?

Есть ли опасность использования искусственного подсластителя, который мы знаем как ацесульфам калия? Хотя этот продукт был одобрен FDA, критики считают его вероятным канцерогеном. Ацесульфам калия (Acesulfame K, Ace-K или Ace K) примерно в 200 раз слаще столового сахара и добавляет сладости к продуктам без добавления калорий. Он был обнаружен (случайно) в 1967 году немецким химиком…

Клиницисты, лечащие COVID-19, просят не торопиться с новыми методами лечения

В недавнем письме в Американском журнале респираторной клеточной и молекулярной биологии ученые предостерегают от использования новых методов лечения вместо традиционных принципов интенсивной терапии у пациентов с COVID-19. В «Призыве к рациональной интенсивной терапии в эпоху COVID-19», Бенджамин Сингер, доктор медицинских наук, доцент кафедры медицины и биохимии и молекулярной генетики, отделение медицины легочной и критической медицины,…

Выявлены новые перспективы противораковой терапии

Иммунная система играет не последнюю роль в здоровье человека. Исследователи из Школы медицины им. Льюиса Каца в Университете Темпл (LKSOM) и онкологического центра Fox Chase впервые показывают, что молекула EGR4, известная главным образом своей ролью в мужской фертильности, служит критическим тормозом для иммунной активации. Новое исследование, опубликованное в журнале EMBO Reports, показывает, что удаление EGR4…