«Они изучают область, которая по большей части еще не исследована», — сказал Сол Грунер, исследователь молекулярной биофизики в Корнелльском университете; с ним консультировались по поводу исследования, но он не был соавтором.
Липиды плазмалогена также обнаружены в человеческом мозге, и их роль в глубоководных мембранах может помочь объяснить аспекты передачи сигналов в клетках. Более того, исследование открывает новый способ адаптации жизни к самым экстремальным условиям глубокого океана.
Безумие в мембране
Клетки всего живого на Земле окружены жирными молекулами, известными как липиды. Если вы поместите несколько липидов в пробирку и добавите воды, они автоматически выстроятся в линию: жирные, ненавистные к воде хвосты липидов соединятся, образуя внутренний слой, а их водолюбивые головки сгруппируются вместе, образуя внешний слой. части тонкой мембраны. «Это похоже на разделение масла и воды в тарелке», — сказал Винникофф. «Это универсально для липидов, и именно это заставляет их работать».
Для клетки внешняя липидная мембрана служит физическим барьером, который, как внешняя стена дома, обеспечивает структуру и удерживает внутреннюю часть клетки. Но барьер не может быть слишком прочным: он усеян белками, которым требуется некоторое пространство для маневра для выполнения различных клеточных функций, таких как транспортировка молекул через мембрану. А иногда клеточная мембрана отрывается, выделяя химические вещества в окружающую среду, а затем снова сливается.
Поэтому, чтобы мембрана была здоровой и функциональной, она должна быть одновременно прочной, текучей и динамичной. «Мембраны балансируют на грани стабильности», — сказал Винникофф. «Несмотря на то, что у него действительно четко выраженная структура, все отдельные молекулы, составляющие листы с обеих сторон, все время движутся вокруг друг друга. На самом деле это жидкий кристалл».
По его словам, одним из новых свойств этой структуры является то, что середина мембраны очень чувствительна как к температуре, так и к давлению — гораздо больше, чем другие биологические молекулы, такие как белки, ДНК или РНК. Например, если вы охладите липидную мембрану, молекулы будут двигаться медленнее, «а потом, в конце концов, они просто слипнутся», сказал Винникофф, как когда вы кладете оливковое масло в холодильник. «С биологической точки зрения это обычно плохо». Метаболические процессы останавливаются; мембрана может даже треснуть и вытечь ее содержимое.
Чтобы избежать этого, у многих адаптированных к холоду животных есть мембраны, состоящие из смеси липидных молекул с немного отличающейся структурой, которые поддерживают текучесть жидких кристаллов даже при низких температурах. Поскольку высокое давление также замедляет течение мембраны, многие биологи предположили, что глубоководные мембраны устроены таким же образом.