Регистрация / Вход
Прислать материал

Линейно-активные компоненты липидных мембран: механизм влияния энергию границы жидкоупорядоченных доменов

ФИО: Александрова В.В.

Направление: Нанотехнологии

Научный руководитель: к.ф.-м.н. Галимзянов Т.Р., к.ф.-м.н. Акимов С.А.

Институт: Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра: Кафедра Теоретической физики и квантовых технологий

Академическая группа: ФХ-13-1

В клеточных жидко-неупорядоченных липидных мембранах существуют домены жидко-упорядоченной фазы, в русскоязычной литературе называемых рафтами. Свойства и состояние рафтов оказывают решающее влияние на функционирование большинства мембранных белков и протекание таких процессов, как внутри- и внеклеточная передача сигналов, экзо- и эндоцитоз, сборка вирусных частиц. Важную роль в клеточных процессах играет распределение рафтов по размерам. Некоторые линейно-активные вещества посредством изменения среднего размера рафтов могут оказывать влияние на жизнедеятельность клетки, вплоть до индукции апоптоза – механизма программируемой клеточной смерти. Задачей нашей работы является выявления механизма влияния линейно-активных компонентов липидных мембран на энергию границы рафтов, и, следовательно, распределение доменов по размерам.

Считается, что основной вклад в энергию границы жидкоупорядоченных доменов вносят упругие деформации на их границе, которые обусловлены разностью толщин бислоя рафта и окружающей мембраны (~1 нм). В качестве линейно активного компонента нами был выбран ганглиозид GM1 – важный компонент клеточных мембран, влияющего на кластеризацию мембранных белков. Данный компонент обладает высокой спонтанной кривизной, т.е. предрасположен к формированию сильно деформированных структур или преимущественному перераспределению в подобные липидные структуры.

В рамках теории упругости липидных мембран нами было показано, что линейно-активные компоненты с большой спонтанной кривизной в малых концентрациях (1–2%) способны понижать линейное натяжение границы рафтов в несколько раз (с 0.4 kT/нм до 0.15 kT/нм), тем самым уменьшая их средний размер. Понижение происходит вследствие распределения ганглиозида GM1 в область границы рафта, что способствует релаксации возникающих напряжений. При дальнейшем росте концентрации линейно-активных компонентов (до 5%), наблюдается рост линейного натяжения, связанный с лимитированной площадью граничной области, имеющей ширину ~4 нм, и дальнейшего распределения ганглиозида в область упорядоченного домена.

Таким образом, в данной работе нами был найден механизм немонотонного влияния важных линейно-активных компонентов липидных мембран на энергию границы рафтов, позволяющий управлять средним размером жидкоупорядоченных доменов, оказывая влияния на происходящие в мембране клеточные процессы.