Получены первые 3-D карты воды во время слияния клеточных мембран

Новые трехмерные карты распределения воды при слиянии клеточных мембран ускоряют научное понимание развития клеток, что может привести к новым методам лечения заболеваний, связанных с слиянием клеток. Используя нейтронную дифракцию в Национальной лаборатории Департамента энергетики Окриджа, исследователи сделали первые прямые наблюдения воды в липидных би-слоях, используемых для моделирования слияния клеточных мембран.

Исследование, опубликованное в журнале Journal of Physical Chemistry Letters, могло бы дать новое представление о болезнях, в которых нарушается нормальное слияние клеток, например о болезни Альберса-Шенберга (остеопетроз), помочь облегчить разработку клеточных методов лечения дегенеративных заболеваний на основе слияния и привести к лечению, которое предотвращает слияние клеток между раковыми и не раковыми клетками.

Когда две клетки объединяются во время оплодотворения или во время вирусного проникновения, передачи сигналов нейронов, развития плаценты и многих других физиологических функций, полупроницаемые мембранные би-слои между ними должны быть объединены для обмена их внутреннего содержимого.

По мере того, как две мембраны приближаются друг к другу, силы гидратации экспоненциально возрастают, что требует значительного количества энергии для преодоления мембран. Сопоставление распределения молекул воды является ключом к пониманию процесса слияния.

Исследователи использовали прибор для малоуглового рассеяния нейтронов (EQ-SANS) в источнике нейтронов рассеяния ORNL и прибор для биологического малоуглового нейтронного рассеяния (Bio-SANS) на изотопном реакторе высокого потока, оба из которых могут исследовать структуры размером до несколько нанометров.

  Пробиотики компенсируют вредное воздействие стресса на иммунную систему

«Мы использовали нейтроны для зондирования наших образцов, потому что вода обычно не видна рентгеновскими лучами, и потому, что другие методы визуализации не могут точно фиксировать чрезвычайно быстрый и динамичный процесс клеточного синтеза», — сказал Дургеш К. Рай — автор научной работы. «Кроме того, холодные нейтроны с более низкой энергией в EQ-SANS и Bio-SANS не будут вызывать радиационный ущерб или вводить радикалы, которые могут влиять на химию липидов, как это делают рентгеновские лучи».

Карта плотности воды указывает на то, что вода диссоциирует с поверхностей липидов в начальной пластинчатой ​​или слоистой фазе. В промежуточной фазе слияния, известной как гемифузия, вода значительно уменьшается и сжимается вокруг сильно изогнутого «моста» липида соединяя 2 мембраны прежде чем соединение полно происходит.

«Для экспериментов по рассеянию нейтронов мы заменили некоторые атомы водорода воды атомами дейтерия, что помогло наблюдать молекулы воды во время слияния мембран», — говорят исследователи. «Информация, которую мы получили, может помочь в будущих исследованиях мембранных препаратов, мембранно-ассоциированных белков и пептидов в мембранном комплексе.»

Источник: ab-news.ru

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться для отправки комментария.