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



Апигенин снижает когнитивные нарушения в мышиной модели синдрома Дауна

У мышей, получавших апигенин, были лучшие показатели памяти и вехи развития. Согласно исследованию, проведенному учеными из Национального института здравоохранения и других учреждений, растительное соединение апигенин улучшило когнитивные нарушения и дефицит памяти, обычно наблюдаемые на мышах с синдромом Дауна. Апигенин содержится в цветках ромашки, петрушке, сельдерее, мяте перечной и цитрусовых. Исследователи скармливали соединение беременным мышам, несущим…

Как иммунная система обнаруживает скрытых «злоумышленников»?

Исследования, проведенные доцентом Техасского университета A&M Вонмуком Хвангом, привели к лучшему пониманию того, как компоненты иммунной системы организма находят вторгшиеся или поврежденные клетки, что может привести к новым подходам к лечению вирусов и рака. Хван, доцент кафедры биомедицинской инженерии Техасского университета A&M, написал об этом в статье, недавно опубликованной в журнале Proceedings of the National…

Прорыв в регенеративной стоматологии

Новые знания о клеточном составе и росте зубов могут ускорить развитие регенеративной стоматологии — биологической терапии поврежденных зубов, а также лечения чувствительности зубов. Исследование, проведенное учеными из Каролинского института, опубликовано в Nature Communications. Зубы развиваются в результате сложного процесса, в котором мягкие ткани с соединительной тканью, нервами и кровеносными сосудами соединяются с тремя различными типами…

Долгосрочные неврологические последствия COVID-19

Готов ли мир к волне неврологических последствий, которые могут возникнуть в результате COVID-19? Этот вопрос находится в авангарде исследований, проводимых в Институте неврологии и психического здоровья Флори. Команда нейробиологов и клиницистов изучает потенциальную связь между COVID-19 и повышенным риском болезни Паркинсона, а также меры, чтобы опередить кривую. «Хотя ученые все еще изучают, как вирус SARS-CoV-2…

Как генетика может повлиять на лечение COVID-19

За последние несколько месяцев в отношении ряда лекарств для лечения COVID-19 проводились исследования, при этом не было достоверно установленной безопасности или данных, подтверждающих эти утверждения. Однако некоторые из этих недоказанных методов лечения могут иметь скрытые генетические причины неэффективности и приводить к фатальным побочным эффектам, как это обнаруживается с гидроксихлорохином. Аспиранты Факультета фармацевтического колледжа Университета Миннесоты…