Novo estudo mostra a flexibilidade da membrana depende de quão fortemente os lipídios estão embalados

As membranas celulares berçam, protegem e porteiras. As membranas podem até afetar como uma célula se comporta.

Mas o próprio comportamento errático das membranas intrigou os cientistas por anos.

Acontece que é tudo sobre perspectiva: quando os membros da equipe da física Rana Ashkar analisaram como as membranas se comportam na nanoescala, eles foram capazes de identificar leis biofísicas unificadas que as membranas aderiram o tempo todo.

Publicado em Comunicações da naturezaesses achados têm implicações significativas para métodos de intervenção da doença, aplicações de entrega de medicamentos, tecnologias de células artificiais e a próxima fase de membrana biofísica.

Tremendous-heróis que mudam de composição

Composto principalmente por compostos gordurosos chamados lipídios, as membranas são altamente adaptativas. Eles podem mudar sua composição lipídica em resposta a fatores ambientais, respondendo – às vezes em poucas horas – para alterações na dieta, pressão ou temperatura. Essa propriedade, chamada homeostase, mantém as cidades de suas células zumbindo felizes sob diferentes condições.

Para entender como a homeostase funciona, os cientistas têm tentado enquadrá -la no contexto de um importante princípio físico que diz que a estrutura da membrana deve afetar seu propriedades físicas.

Faz sentido, certo? O que algo é feito deve afetar como ele se comporta.

E, no entanto, durante anos, as membranas evitam obstinadamente esta lei.

Desrespeito a lei estava em plena exibição quando os cientistas injetaram o colesterol nas membranas celulares modelo, mudando a estrutura, para ver se isso afetaria a propriedade de uma membrana, como sua flexibilidade ou elasticidade. Os resultados estavam por toda parte – algumas membranas endureceram enquanto outras não.

Não é o tipo de lipídio, mas como você o embala

“Isso causou um dilema no campo”, disse Ashkar. “De alguma forma, o colesterol mudou a estrutura de algumas membranas, mas não suas propriedades elásticas”.

A suposição generalizada period que diferentes tipos de lipídios reagiram de maneira diferente ao colesterol. Mas Ashkar não estava convencido. Ela decidiu tentar outra coisa. Estudos anteriores analisaram a elasticidade da membrana usando medições macroscópicas. A equipe de Ashkar parecia mais de perto. Muito mais perto.

Usando nêutrons e raios-X, membros da equipe descobri que o que afeta a elasticidade não é o tipo de lipídio Mas como eles estão bem embalados dentro da membrana.

Certos tipos de lipídios resistem a estar lotados, enquanto outros podem ser empurrados tão apertados quanto a sardinha. E o densidade de embalagem é o principal fator que afeta a flexibilidade da membrana, que por sua vez regula a viabilidade celular.

Para confirmar ainda mais essas descobertas, Ashkar e sua equipe colaboraram com o laboratório de Michael Brown na Universidade do Arizona e o laboratório de Milka Doktorova na Universidade de Estocolmo. Seus experimentos de ressonância nuclear e estudos computacionais seguiram as mesmas leis obtidas pelo laboratório de Ashkar.

“As membranas podem ter uma complexidade composicional notável, mas o que realmente importa para determinar ou prever sua elasticidade é o quão lotados eles estão”, disse Ashkar. “E esse é um princípio de design muito, muito poderoso que as células parecem seguir e agora podemos aplicar nas células artificiais da engenharia”.