Реклама

Якісне розміщення рекламних матеріалів на трастових ЗМІ проектах. Вигідні умови і ціни для нових замовників!

Останні новини

Tesla запустила виробництво Cybercab з вартістю менше ніж $30 000

Компанія Tesla оголосила про початок серійного виробництва безпілотного таксі Cybercab, що відповідає пріоритетам Ілон Маска щодо розвитку технологій автономного водіння. Проєкт, який раніше сприймався...

Вчені розгадали таємницю поведінки клітинної мембрани

Клітинна мембрана — це тонка, гнучка оболонка, що відділяє життя від зовнішнього світу. Вона контролює, які молекули потрапляють усередину, а які залишаються назовні, допомагає клітині реагувати на зміни середовища й навіть впливає на її поведінку.

І водночас десятиліттями мембрани залишалися загадкою для фізиків і біофізиків. Їхня поведінка здавалася суперечливою: зміна складу не завжди призводила до зміни фізичних властивостей. А це суперечить одному з базових принципів фізики — структура визначає властивості.

Нові дослідження команди фізикині Rana Ashkar, опубліковані в Nature Communications, пропонують пояснення. Виявилося, що відповідь ховалася не в хімічному складі як такому, а в масштабі, на якому ми дивилися на проблему.

Мембрани — майстри адаптації

Основу клітинної мембрани становлять ліпіди — жироподібні молекули, що формують двошаровий бар’єр. Але цей бар’єр не є статичним. Клітини можуть змінювати склад ліпідів у відповідь на температуру, тиск, дієту або інші фактори.

Ця здатність підтримувати стабільність внутрішнього середовища називається гомеостазом. З погляду фізики все виглядає просто: якщо змінити «інгредієнти», зміняться й властивості матеріалу. Проте експерименти показували інше.

Парадокс холестерину

Особливо заплутаною була роль холестерину. У модельні мембрани додавали холестерин, щоб змінити їхню структуру, а потім вимірювали гнучкість і пружність. Результати виявилися суперечливими: одні мембрани ставали жорсткішими, інші — майже не змінювалися.

Це поставило науковців у глухий кут. Якщо склад змінюється, чому фізичні властивості поводяться так непослідовно?

Багато дослідників припускали, що різні типи ліпідів по-різному реагують на холестерин. Але команда Ашкар запропонувала інший підхід: можливо, справа не в типі ліпіду, а в тому, як саме молекули «упаковані» в мембрані.

Погляд у наномасштаб

Щоб перевірити це, дослідники змінили масштаб спостереження. Замість великих, усереднених вимірювань вони звернулися до нанорівня — масштабу мільярдних часток метра.

За допомогою нейтронного розсіювання та рентгенівських методів команда виявила: ключовим чинником еластичності є не конкретний тип ліпіду, а щільність їхнього пакування.

Деякі ліпіди чинять сильний опір стисканню, інші можуть розміщуватися дуже щільно. Саме ця мікроскопічна «геометрія» визначає гнучкість мембрани. Інакше кажучи, важливо не те, з чого мембрана складається, а як її молекули розташовані одна відносно одної.

Підтвердження з різних боків

Щоб переконатися у висновках, команда співпрацювала з лабораторіями Майкла Брауна з University of Arizona та Мілки Докторової зі Stockholm University.

Методи ядерного магнітного резонансу та комп’ютерне моделювання підтвердили ті самі фізичні закономірності: еластичність визначається щільністю пакування. Це відкриття допомогло узгодити раніше суперечливі результати й повернуло мембрани в рамки базових фізичних принципів.

Новий принцип для біології та інженерії

Розуміння того, що клітинні мембрани керуються універсальним правилом пакування, відкриває нові можливості:

  • Медицина — точніше втручання при хворобах, пов’язаних із порушенням мембранної гнучкості;
  • Доставка ліків — створення ефективніших ліпосом і наночастинок;
  • Штучні клітини — проєктування мембран із заданими властивостями.

Мембрани можуть мати надзвичайно складний склад, але фундаментальний принцип виявився простим. Клітини, схоже, давно «знають» це правило й використовують його для підтримання стабільності.

Тепер це правило стало зрозумілим і для нас — завдяки тому, що науковці просто подивилися на проблему на правильному масштабі.

0 0 голоси
Рейтинг матеріалу
Підписатися
Сповістити про
guest
0 коментарів
Найстаріші
Найновіше Найбільше голосів
Зворотній зв'язок в режимі реального часу
Переглянути всі коментарі

Головне за день