Tratwa lipidowa

Model tratw lipidowych . Legenda: (A) cytoplazma, (B) przestrzeń zewnątrzkomórkowa, (1) normalna błona komórkowa, (2) tratwa lipidowa, (3) białko błony tratwy lipidowej, (4) białko błony, (5) modyfikacja glikoproteiny węglowodanami (glikozylacja), (6) ) Glikoproteina połączona kotwicą GPI, (7) cholesterol, (8) modyfikacja węglowodanowa glikolipidu.

Tratwy lipidowe (w języku niemieckim „ tratwy lipidowe ”) to specjalne obszary w błonach komórkowych . Charakteryzują się stosunkowo dużą zawartością sfingomielin , glikosfingolipidów i cholesterolu .

cechy

Tratwy lipidowe układają się jako faza ciekłokrystaliczna we własnych obszarach błony komórkowej. Jesteś zaangażowany w różne procesy, np. B. Sortowanie białek na błonę komórkową aparatu Golgiego , endocytoza i transdukcja sygnału . Obecnie są one definiowane jako dynamicznie zamówione nanostruktury tworzą steroli i sfingolipidy z określonymi białkami błonowymi , które mogą bezpiecznikowej przez lipidów -lipid , proteina-lipid, i oddziaływań białko-białko . Ze względu na ich względną stabilność podczas ekstrakcji z surfaktantów , lipidów tratwy zwany także błon detergentów nierozpuszczalne detergent błon odpornych błon glikolipidów wzbogaconej w błony glikolipidowe bogate detergentów nierozpuszczalne i Triton nierozpuszczalną frakcję pływającą . Białka z kotwicami GPI mają tendencję do gromadzenia się w tratwach lipidowych .

Chociaż dokładny model nie jest znany, należy zminimalizować tratwy lipidowe , czyli energię swobodną między dwiema fazami - tworzą się domeny o typowej wielkości, ani nie mieszają się jeszcze bardziej ze sobą. W tratwy lipidowe stanowią uporządkowaną fazę w nieuporządkowanej fazie fosfolipidów błony komórkowej napełnienia. Wyraźnie można zaobserwować segregację między „ fazą uporządkowaną w stanie płynnym ” (faza uporządkowana, L0) a „ fazą ciekłą nieuporządkowaną ” (faza nieuporządkowana, Ld lub Lα). długość ich domeny transbłonowej .

analiza

Problemy z odwzorowaniem tratw lipidowych polegają na braku równowagi termodynamicznej w składzie błony komórkowej, co utrudnia badanie składu. Ponadto sztuczne membrany mają mniejszą liczbę białek błonowych niż naturalne.

Ich obserwacja jest utrudniona ze względu na niewielkie rozmiary 10–200 nm, ponieważ są zbliżone do rozdzielczości klasycznych mikroskopów świetlnych ). Jednak mikroskopia fluorescencyjna daje możliwość uwidocznienia tratw lipidowych . Są używane z. B. Barwniki, które są osadzone między domenami, takie jak Laurdan , Filipin lub barwniki znakowane głową, takie jak Texas Red , które ze względu na swoją wielkość są preferencyjnie osadzone w fazie nieuporządkowanej. Podjednostka B toksyny cholery wiąże się z gangliozydem GM1 w tratwach lipidowych . Znacznik fluorescencyjny można wykorzystać do oznaczenia białek gromadzących się w tratwach lipidowych , np. B. Lck-GFP . Cholesterol może być wiązany przez filipinę, nystatynę lub amfoterycynę B. Metylo-beta- cyklodekstryna może usuwać cholesterol z błony komórkowej. Biosynteza cholesterolu może być zahamowana przez inhibitory reduktazy HMG-CoA . W przeciwieństwie do innych obszarów błony komórkowej, tratwy lipidowe są nierozpuszczalne w 1% (m / V) roztworze Triton X-100 w temperaturze 4 ° C i dlatego można je izolować łagodnymi środkami powierzchniowo czynnymi .

Metody często używane do analizy to m.in. B. mikroskopii fluorescencyjnej , fluorescencja korelacja spektroskopowa i korelacji krzyżowej spektroskopii (FCS / FCCS) do mierzenia mobilności Förster rezonansowy transfer energii do pomiaru odległości między dwoma cząsteczkami i pęsety optycznych w celu zmierzenia lepkości . Ponadto stosuje się mikroskopię sił atomowych , skaningową mikroskopię przewodnictwa jonowego (SICM) i interferometrię z podwójną polaryzacją , spektroskopię magnetycznego rezonansu jądrowego, a także ELISA , Western blot i FACS . Za FLIP lub FRAP mobilności bocznej mogą być śledzone.

Krytyka koncepcji Lipid Raft

Różne punkty zostały skrytykowane w odniesieniu do koncepcji tratw lipidowych . Chociaż tratwy lipidowe można obserwować w modelowych błonach pod mikroskopem fluorescencyjnym, ich wykrywanie w żywych komórkach nie zostało jeszcze jasno wykazane. Jak dotąd naukowcy nie zgadzali się co do ich średniego rozmiaru (1–1000 nm) i długości życia. Dlatego nie jest jasne, w jakiej formie istnieją tratwy lipidowe.

fabuła

Specjalne obszary błony komórkowej ( angielska mikro domena błony ) zostały po raz pierwszy postulowane w latach siedemdziesiątych XX wieku przez byka, Sackmanna, Klausnera i Karnovsky'ego. Grupa badawcza Karnovsky'ego była w stanie wykazać nierównomierną strukturę błony komórkowej na podstawie różnych czasów trwania fluorescencji 1,6-difenylo-1,3,5-heksatrienu w błonie komórkowej. W 1988 roku Kai Simons w Niemczech i Gerrit van Meer w Holandii przedstawili koncepcję mikrodomen w błonach lipidowych, w których gromadzi się cholesterol , glikolipidy i sfingolipidy . Nazwali te domeny „tratwami lipidowymi”, ponieważ pływają jak tratwy na dwuwymiarowej dwuwarstwie lipidowej błony komórkowej w modelu płynnej mozaiki .

Indywidualne dowody

  1. ^ S. Thomas, RS Kumar, TD Brumeanu: Rola tratw lipidowych w limfocytach T. W: AITE. 52, 2004, s. 215-224.
  2. ↑ D. Lingwood, K. Simons: Tratwy lipidowe jako zasada organizująca membranę. W: Science. Tom 327, numer 5961, styczeń 2010, s. 46-50, ISSN  1095-9203 . doi: 10.1126 / science.1174621 . PMID 20044567 .
  3. ↑ Linda J Pike: Wyzwanie tratw Lipidowych. W: Journal of Lipid Research. Październik 2008, s. 1–17.
  4. ↑ A. Rietveld, K. Simons: Różnicowa mieszalność lipidów jako podstawa tworzenia funkcjonalnych tratw membranowych. W: Biochim. Biophys. Acta . 1376 (3), listopad 1998, str. 467-479. PMID 9805010 .
  5. ↑ K. Simons, JL Sampaio: Organizacja błon i tratwy lipidowe. W: Perspektywy Cold Spring Harbor w biologii. Tom 3, numer 10, październik 2011, s. A004697, ISSN  1943-0264 . doi: 10.1101 / cshperspect.a004697 . PMID 21628426 . PMC 3179338 (pełny tekst).
  6. ↑ a b c J. A. Allen, RA Halverson-Tamboli, MM Rasenick: Mikrodomeny tratw lipidowych i sygnalizacja neuroprzekaźników. W: Nature reviews. Neuroscience. Tom 8, numer 2, luty 2007, str. 128-140, ISSN  1471-003X . doi: 10.1038 / nrn2059 . PMID 17195035 .
  7. ↑ Ken Jacobson, Ole G. Mouritsen, Richard GWAnderson: Tratwy lipidowe: na skrzyżowaniu biologii komórki i fizyki . W: Nature Cell Biology . taśma 9 , nie. 1 , 2007, s. 7-14 , doi : 10.1038 / ncb0107-7 , PMID 17199125 .
  8. ↑ a b L. J. Pike: Wyzwanie tratw lipidowych . W: The Journal of Lipid Research . taśma 50 , 2008, s. S323 , doi : 10.1194 / jlr.R800040-JLR200 , PMID 18955730 , PMC 2674732 (pełny tekst dowolny).
  9. ↑ LA Bagatolli: Widzieć lub nie widzieć: boczna organizacja błon biologicznych i mikroskopia fluorescencyjna . W: Biochim. Biophys. Acta . taśma 1758 , nie. 10 , 2006, s. 1451-1456 , doi : 10.1016 / j.bbamem.2006.05.019 .
  10. ↑ G. Gimpl, K. Gehrig-Burger: Cząsteczki reporterowe cholesterolu. W: Raporty bioscience . Tom 27, numer 6, grudzień 2007, s. 335-358, ISSN  0144-8463 . doi: 10.1007 / s10540-007-9060-1 . PMID 17668316 .
  11. ↑ PA Orlandi, PH Fishman: zależne od Filipin hamowanie toksyny cholery: dowód na internalizację toksyn i aktywację przez domeny podobne do kaweoli. W: Journal of Cell Biology . Tom 141, numer 4, maj 1998, str. 905-915, ISSN  0021-9525 . PMID 9585410 . PMC 2132770 (pełny tekst).
  12. ↑ J. Sanchez, J. Holmgren: Toksyna cholery - wróg i przyjaciel. W: Indyjski dziennik badań medycznych. Tom 133, luty 2011, s. 153-163, ISSN  0971-5916 . PMID 21415489 . PMC 3089046 (pełny tekst pełny).
  13. ↑ KB Kim, JS Lee, YG Ko: Izolacja tratw lipidowych odpornych na detergenty do dwuwymiarowej elektroforezy. W: Metody w biologii molekularnej (Clifton, NJ). Tom 424, 2008, s. 413–422, ISSN  1064–3745 . doi : 10.1007 / 978-1-60327-064-9_32 . PMID 18369879 .
  14. ↑ E. Klotzsch, GJ Schütz: Krytyczny przegląd metod wykrywania tratw błony komórkowej. W: Transakcje filozoficzne Royal Society of London. Seria B, nauki biologiczne. Tom 368, numer 1611, luty 2013, s.20120033, ISSN  1471-2970 . doi: 10.1098 / rstb.2012.0033 . PMID 23267184 . PMC 3538433 (pełny tekst pełny).
  15. ^ S. Thomas, RS Kumar, S. Casares, T.-D. Brumeanu: Wrażliwy wykrywanie GM1 tratw lipidowych i TCR partycjonowania w błonie komórkowej T . W: Journal of Immunological Methods . taśma 275 , nie. 1–2 , 2003, s. 161-168 , doi : 10.1016 / S0022-1759 (03) 00014-0 , PMID 12667680 .
  16. ^ Sunil Thomas, Rajeev Kumar, Anca Preda-Pais, Sofia Casares, Teodor-D. Brumeanu: model dla swoistej wobec antygenu komórek T anergii: Przemieszczenie CD4-p56 LCK Signalosome z tratwach lipidowych Rozpuszczalny dimerycznej peptyd-MHC klasy II Chimera1 . W: The Journal of Immunology . taśma 170 , nie. 12 , 2003, s. 5981-5992 , PMID 12794125 .
  17. ↑ Sean Munro: Tratwy lipidowe: nieuchwytne czy iluzoryczne? W: Cell . taśma 115 , nie. 4 , 2003, s. 377-388 , doi : 10.1016 / S0092-8674 (03) 00882-1 , PMID 14622593 .
  18. ↑ A. Stier, E. Sackmann: Znakowanie spinów jako substratów enzymów Heterogeniczna dystrybucja lipidów w błonach mikrosomalnych wątroby . W: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes . taśma 311 , nie. 3 , 1973, s. 400-408 , doi : 10.1016 / 0005-2736 (73) 90320-9 , PMID 4354130 .
  19. ^ Morris J. Karnovsky, Alan M. Kleinfeld, Richard L. Hoover, Richard D. Klausner: Pojęcie domen lipidowych w błonach . W: The Journal of Cell Biology . taśma 94 , nie. 1 , 1982, s. 1-6 , doi : 10.1083 / jcb.94.1.1 , PMID 6889603 , PMC 2112185 (pełny tekst dowolny).
  20. ^ S. Thomas, AP Pais, S. Casares, TD Brumeanu: Analiza tratw lipidowych w limfocytach T. W: Molecular Immunology. 41, 2004, s. 399-409.
  21. ^ Zeljka Korade: tratwy lipidowe, cholesterol i mózg. W: Neuropharmacology . 55, 2008, s. 1265-1273.

linki internetowe