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



Забор и хранение пуповинной крови

Пуповинная кровь — источник стволовых клеток. Хранение пуповинной крови рассматривается как наиболее комплексная технология для предотвращения и даже лечения широкого спектра опасных для жизни заболеваний. Пуповина Пуповина — это трубка, которая соединяет растущий плод с плацентой. Его основная функция во время беременности — обмен питательными веществами и кровью между эмбрионом и плацентой. Пуповина полна гемопоэтических…

Что нужно знать о мастоидите?

Мастоидит – это заболевание, при котором сосцевидный отросток, расположенный на височной кости, воспаляется. Сам этот отросток выполняет важные функции: к нему прикреплены мышцы, благодаря которым человек может наклонять и поворачивать голову. Если рассматривать сосцевидный отросток с анатомической точки зрения, то он будет представлять собой ни что иное, как костное образование, расположенное непосредственно за ушной раковиной,…

Что нужно знать о синдроме раздраженного кишечника?

Спастический колит – это функциональное заболевание кишечника, одна из форм хронического колита, с характерной хронической болью, из-за спазмов, то есть болевых сокращений мышц в толстом кишечнике. Спастический колит также может обозначаться как синдром раздраженного кишечника. Состояние проявляется дискомфортом, вздутием в области живота и общим нарушением в поведении кишечника. Если это заболевание не лечить, оно приводит…

Чем опасен дефицит фермента глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы? 

Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа является одним из ферментов, необходимых для правильного хода пентозного цикла, во время которого образуются соединения, ответственные за восстановление так называемых свободных радикалов (это определяется антиоксидантным действием). Благодаря этому процессу гемоглобин — белок, транспортирующий кровь, остается неповрежденным и не «слипается». Дефицит глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы — опасное состояние, требующее врачебного вмешательства. Кроме нарушений, связанных с аномальными изменениям эритроцитов,…

Побочные эффекты стероидов

Анаболические стероиды — это мощные лекарства, которые многие люди принимают в высоких дозах для повышения спортивной результативности. Они помогают наращивать мышечную ткань и увеличивать массу тела, действуя как естественный мужской гормон, тестостерон. Побочные эффекты стероидов затрагивают людей, не соблюдающих дозировку. Более низкие дозы анаболических стероидов иногда используются для лечения очень серьезных заболеваний. Их не следует…