Vědci objevují, jak funguje buňka: Proteiny zahušťují buněčné membrány nečekaným způsobem

V membránach jsou však početně zastoupeny i proteiny, jejich vliv na tyto vlastnosti byl však dosud vnímán pouze okrajově. Vědci z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského zjistili, že členitý povrch membránové části proteinů způsobuje zásadní změny v chování lipidů.

Tento proces zásadně mění vlastnosti membrán a může ovlivňovat fungování buněk nebo úspěšnost klinické terapie využívající liposomy pro cílené vnášení léků do buněk.

Membrány jako takové jsou tvořeny lipidy, které utvářejí dvojitou vrstvu bránící nekontrolovatelnému průniku různých látek do buněk. Kromě lipidů jsou membrány tvořeny i proteiny, které jsou hlavními aktéry fyziologických procesů, jako je látková výměna nebo komunikace buněk se svým okolím.

Související

Martin Pokorný

Vědci z Přírodovědecké fakulty objevili, jak…

Martin Pokorný

Čeští vědci objevili, jak je možné zastavit růst…

Jejich vliv na membrány se všeobecně považuje za strukturní a přímé ovlivňování dynamiky membrán se spíše připisuje jejich velkosti a množství, takzvanému „crowding“ efektu. Ten si lze představit jako vliv hustoty stromů na rychlost, kterou můžete běžet v lese. Jenže proteiny se v membránách pohybují poměrně svižně - proto je tento efekt možné očekávat jen v ojedinělých případech.

Pro výzkum, zda můžou proteiny ovlivňovat vlastnosti membrán ještě obecněji, vědci použili model syntetických lipidových vezikul s proteiny v kombinaci s počítačovými simulacemi. Modelové systémy umožňují kontrolovat složení membrán a tím odlišovat jevy probíhající ve sledovaných membránách. V buňkách se tyto jevy překrývají a není možné je odlišit jeden od druhého.

Počítačové simulace umožňují detailní náhled do struktur a jevů, které současnými technologiemi nemůžeme sledovat experimentálně. Díky kombinaci těchto dvou přístupů vědci zjistili, že proteiny způsobují tuhnutí membrán, a to z toho důvodu, že jejich povrch je drsný s výraznými prohlubeninami. V těch se zachytávají nožičky lipidů, což způsobuje zpomalení všech membránových procesů v oblastech se zvýšeným výskytem proteinů. Kdyby tento jev překročil jistou mez, mělo by to za následek zpomalení či zastavení kritických buněčných procesů, které se na membráně odehrávají.