哺乳動物組織細胞膜的結(jié)構(gòu)模型
細胞膜(cell membrane)是由磷脂、糖和蛋白質(zhì)組成的生物膜。因結(jié)構(gòu)復(fù)雜和研究手段有限,一個世紀以來細胞膜的結(jié)構(gòu)研究仍停留在模型假說階段,細胞膜這一重要的細胞基本成分至今仍是未解難題。
中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所王宏達研究員課題組,應(yīng)用原子力顯微鏡、超分辨熒光顯微鏡和單分子力譜等高分辨、高靈敏的單分子技術(shù),在接近生理條件下對多種細胞膜結(jié)構(gòu)進行了系統(tǒng)深入研究(Nano Letters, 9, 4489 (2009); Nanoscale, 5, 11582 (2013); Cell Research, 24, 959 (2014); PLoS ONE, 9, e91595 (2014))。他們統(tǒng)一了多種模型觀點,闡明細胞膜包括多種特征,如磷脂雙層結(jié)構(gòu)、流動鑲嵌性、脂筏和非脂筏區(qū)域共存性、內(nèi)外膜非對稱性、不同功能細胞膜的差異性等,而不是單一模型可以解決所有的細胞膜問題。相關(guān)系列成果發(fā)表后被英國化學(xué)會《化學(xué)會評論》邀請撰寫綜述性論文 (Chemical Society Reviews, 44, 3617 (2015))。
王宏達課題組提出了兩個新的細胞膜模型。一是哺乳動物組織細胞膜的結(jié)構(gòu)模型(PLoS ONE, 9, e91595 (2014)),即Protein Layer-Lipid-Protein Island模型(如圖所示)。該模型指出在磷脂層的外側(cè)存在一層致密平滑的蛋白質(zhì)層,厚度約4納米(如圖A所示),它包含多種膜外區(qū)域蛋白和受體等;細胞膜內(nèi)側(cè)相對粗糙,有大量的膜蛋白存在,并且這些蛋白是以聚集體(與脂筏密切相關(guān))的形式分布在膜內(nèi)側(cè)的(如圖B和C所示)。二是血紅細胞膜的“半鑲嵌”模型(Ultramicroscopy, 110, 305 (2010)),它強調(diào)紅細胞膜蛋白是非對稱的半鑲嵌在磷脂膜上的。兩個模型有實質(zhì)性的區(qū)別,紅細胞膜的整體厚度約為10納米,磷脂膜外側(cè)沒有致密的蛋白層,而有核的組織細胞膜厚約為20納米,在細胞膜外多了一層致密的蛋白層。這些結(jié)果充分說明了細胞膜結(jié)構(gòu)的多樣性,以及結(jié)構(gòu)與功能的密切相關(guān)性,即紅細胞在血液中循環(huán)流動,表面必須光滑,沒有大量膜外蛋白,而多數(shù)有核細胞存在于組織中,細胞間互相聯(lián)系和支撐,需要大量膜外蛋白完成多種功能。
該系列研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、科技部973等項目資助。
(分子識別課題組)
?
版權(quán)與免責聲明:本網(wǎng)頁的內(nèi)容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享,并不意味著贊同其觀點或證實其真實性,也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺,不為其版權(quán)負責。如涉及侵權(quán),請聯(lián)系我們及時修改或刪除。郵箱:sales@allpeptide.com