膽固醇對(duì)細(xì)胞膜到底是敵是友

關(guān)于膽固醇如何增強(qiáng)細(xì)胞膜的誤解影響了我們對(duì)膜功能的理解。

初數(shù)據(jù)并沒有多大意義，但是當(dāng)她深入研究時(shí)，Ashkar發(fā)現(xiàn)了一個(gè)清楚的案例，即根據(jù)觀察方法的參數(shù)，軟材料如何“明顯”表現(xiàn)出不同的特性。她發(fā)現(xiàn)，在較短的時(shí)間長度和時(shí)間范圍內(nèi)，發(fā)生重要的信號(hào)事件-我們所說的是納米和納秒-添加的膽固醇會(huì)引起人們期望的膜硬化。

十多年來，科學(xué)家們已經(jīng)接受膽固醇-細(xì)胞膜的關(guān)鍵成分-不能統(tǒng)一影響不同類型的膜。但是，由弗吉尼亞理工大學(xué)物理系助理教授拉娜·阿什卡(Rana Ashkar)領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，膽固醇實(shí)際上確實(shí)符合生物物理原理。

該發(fā)現(xiàn)近發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上，對(duì)疾病的一般理解，藥物遞送方法的設(shè)計(jì)以及許多其他需要對(duì)膽固醇在細(xì)胞中的作用進(jìn)行特定假設(shè)的生物學(xué)應(yīng)用具有深遠(yuǎn)的影響。膜。

根據(jù)這項(xiàng)研究，細(xì)胞膜是脂肪分子的薄層，其界定細(xì)胞邊界并調(diào)節(jié)各種生物學(xué)功能，包括病毒如何傳播以及細(xì)胞如何分裂。為了實(shí)現(xiàn)這種功能，膜片應(yīng)能夠彎曲并允許形狀改變。這種彎曲傾向取決于分子結(jié)構(gòu)單元的堆積程度。阿什卡(Ashkar)補(bǔ)充說，更緊密的包裝會(huì)導(dǎo)致更堅(jiān)硬的膜無法輕易彎曲。

膽固醇在分子水平上對(duì)細(xì)胞膜的影響

培根，雞蛋，奶酪和許多其他舒適食品中都含有大量膽固醇。雖然過多的膽固醇會(huì)損害人體，但細(xì)胞膜中膽固醇的調(diào)節(jié)量是細(xì)胞正常功能所必需的。膽固醇含量異常通常與各種疾病狀況相關(guān)。

除膽固醇外，我們的細(xì)胞膜還主要由脂質(zhì)組成，脂質(zhì)是一種小的脂肪分子，當(dāng)存在于水中時(shí)會(huì)自行組裝成雙層結(jié)構(gòu)-人體的近60%由水組成。脂質(zhì)和膽固醇共同形成了限制我們細(xì)胞并調(diào)節(jié)細(xì)胞營養(yǎng)交換的屏障。

在分子水平上，膽固醇具有光滑而剛性的結(jié)構(gòu)。當(dāng)它與我們的細(xì)胞膜相互作用時(shí)，它會(huì)自身卡在脂質(zhì)之間，從而導(dǎo)致膜的密度更高。根據(jù)結(jié)構(gòu)-屬性關(guān)系，這自然會(huì)導(dǎo)致膜變硬。

然而，在過去的十多年中，物理學(xué)家和生物學(xué)家一直認(rèn)為膽固醇對(duì)順式不飽和脂質(zhì)(一種在我們細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的常見脂質(zhì))形成的膜的硬度幾乎沒有影響，盡管它對(duì)脂質(zhì)包裝。
弗吉尼亞理工大學(xué)理學(xué)院的教授阿什卡說：“*，膽固醇能促進(jìn)細(xì)胞膜更緊密的分子堆積，但有關(guān)如何使細(xì)胞膜變硬的報(bào)道卻是如此。”“在這項(xiàng)工作中，我們證明，按照物理定律，膽固醇在納米級(jí)確實(shí)引起膜硬化。這些發(fā)現(xiàn)影響了我們對(duì)膽固醇生物學(xué)功能及其在健康和疾病中的作用的理解。”

“這違背了我們對(duì)膽固醇對(duì)細(xì)胞膜的作用的理解，”阿什卡爾說。“這也與自組裝材料中的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)-特性關(guān)系相矛盾。”

這些感覺很重要，因?yàn)樵诶硐肭闆r下，細(xì)胞膜應(yīng)保持半剛性的結(jié)構(gòu)：足夠堅(jiān)硬以保持其形式，但足夠靈活以允許信號(hào)蛋白和功能域的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)。