Lipidflåte

Modell av lipidflåter . Tegnforklaring: (A) cytoplasma, (B) ekstracellulært rom, (1) normal cellemembran, (2) lipidflåte, (3) lipidflåte-membranprotein, (4) membranprotein, (5) karbohydratmodifisering av glykoprotein (glykosylering), (6 ) Glykoprotein bundet av GPI-anker, (7) kolesterol, (8) karbohydratmodifisering av et glykolipid.

Lipidflåter (på tysk ' lipidflåter ') er spesielle områder i cellemembraner . De er preget av et relativt høyt innhold av sfingomyeliner , glykosfingolipider og kolesterol .

kjennetegn

Lipidflåter ordner seg som en flytende krystallinsk fase i sine egne områder av cellemembranen. Du er involvert i ulike prosesser, f.eks. B. Sortering av proteiner for cellemembranen i Golgi-apparatet , endocytose og signaltransduksjon . De er for tiden definert som dynamisk ordnede nanostrukturer som består av steroler og sfingolipider med spesifikke membranproteiner som kan smelte gjennom lipid- lipid- , protein-lipid- og protein-protein-interaksjoner . På grunn av deres relative stabilitet til ekstraksjon med overflateaktive midler ble lipidflåter også referert til som vaskemiddel-uoppløselige membraner, vaskemiddelresistente membraner, glykosfingolipider-berikede membraner, vaskemiddel-uoppløselig glykolipid-rike membraner og Triton-uoppløselig flytende fraksjon . Proteiner med GPI-ankere har en tendens til å akkumuleres i lipidflåter .

Selv om den eksakte modellen er ukjent, minimer lipidflåter , den frie energien mellom de to fasene - dannes domener av en typisk størrelse, og hverken blandingen blandes videre. De lipid flåter danne en ordnet fase i den uordnede fasen av fosfolipider av de gjenværende cellemembran. Segregeringen mellom " væskeordnet fase " (ordnet fase, L0) og " væskeforstyrret fase " "(uordnet fase, Ld eller Lα) kan observeres tydelig. På grunn av deres relativt større tykkelse, kan lipidflåtene muligens tilby en sorteringsmekanisme for membranproteiner lengden på deres transmembrane domene .

analyse

Problemer med fremstilling av lipidflåter er mangelen på termodynamisk likevekt i sammensetningen av cellemembranen, noe som gjør undersøkelsen av sammensetningen vanskelig. I tillegg har kunstige membraner et lavere antall membranproteiner enn naturlige.

Deres lille størrelse på 10–200 nm gjør det vanskelig å observere dem fordi de er nær oppløsningen til klassiske lysmikroskoper . Imidlertid gir fluorescensmikroskopi en mulighet til å gjøre lipidflåter synlige. Brukes z. B. Fargestoffer som er innebygd mellom domenene som Laurdan , Filipin eller hodemerkede fargestoffer som Texas Red , som på grunn av deres størrelse fortrinnsvis er innebygd i den uordnede fasen. B-underenheten til koleratoksinet binder seg til gangliosiden GM1 i lipidflåter . En fluorescerende merke kan brukes til å merke proteiner som akkumuleres i lipidflåter , f.eks. B. Lck-GFP . Kolesterol kan bindes av Filipin, Nystatin eller Amphotericin B. Metyl-beta- cyklodextrin kan fjerne kolesterol fra cellemembranen. Biosyntese av kolesterol kan inhiberes av HMG-CoA-reduktasehemmere . I motsetning til de andre områdene av cellemembranen er lipidflåter uoppløselige i en 1% (m / V) Triton X-100- løsning ved 4 ° C og kan derfor isoleres med milde overflateaktive stoffer .

Metoder som ofte brukes til analyse er f.eks. B. fluorescensmikroskopi , fluorescens korrelasjon spektroskopi og kryss korrelasjon spektroskopi (FCS / FCCS) for å måle mobilitet, Förster resonans energioverføring for å måle nærheten til to molekyler og optisk pinsett for å måle viskositet . Videre brukes atomkraftmikroskopi , skanningion-konduktansmikroskopi (SICM) og dobbeltpolarisasjonsinterferometri , kjernemagnetisk resonansspektroskopi samt ELISA , Western blot og FACS . Per FLIP eller FRAP kan sidemobilitet spores.

Kritikk av konseptet Lipid Raft

Ulike punkter ble kritisert om begrepet lipidflåter . Selv om lipidflåter kan observeres i modellmembraner under et fluorescensmikroskop, har deres påvisning i levende celler ennå ikke blitt tydelig demonstrert. Forskere har ennå ikke blitt enige om gjennomsnittlig størrelse (1–1000 nm) og levetid. Det er derfor uklart i hvilken form lipidflåter eksisterer.

historie

Spesielle områder av en cellemembran ( engelsk membranmikrodomene ) ble først postulert på 1970-tallet gjennom bull og Sackmann og Klausner og Karnovsky. Karnovskys forskningsgruppe var i stand til å vise den ujevne strukturen i cellemembranen basert på de forskjellige fluorescenslevetidene for 1,6-difenyl-1,3,5-heksatrien i cellemembranen. I 1988 presenterte Kai Simons i Tyskland og Gerrit van Meer i Nederland et konsept med mikrodomener i lipidmembraner der kolesterol , glykolipider og sfingolipider akkumuleres. De kalte disse domenene "lipidflåter" fordi de flyter som flåter på det todimensjonale lipid-dobbeltlaget i cellemembranen i den flytende mosaikkmodellen .

Individuelle bevis

  1. ^ S. Thomas, RS Kumar, TD Brumeanu: Rollen til lipidflåter i T-celler. I: AITE. 52, 2004, s. 215-224.
  2. ↑ D. Lingwood, K. Simons: Lipidflåter som et membranorganiserende prinsipp. I: Vitenskap. Volum 327, nummer 5961, januar 2010, s. 46-50, ISSN  1095-9203 . doi: 10.1126 / science.1174621 . PMID 20044567 .
  3. ↑ Linda J Pike: The Challenge of Lipid Rafts. I: Journal of Lipid Research. Okt 2008, s. 1-17.
  4. ↑ A. Rietveld, K. Simons: Differensial blandbarhet av lipider som grunnlag for dannelsen av funksjonelle membranflåtene. I: Biochim. Biophys. Acta . 1376 (3), november 1998, s. 467-479. PMID 9805010 .
  5. Sim K. Simons, JL Sampaio: Membranorganisasjon og lipidflåter. I: Cold Spring Harbour perspektiver i biologi. Volum 3, nummer 10, oktober 2011, s. A004697, ISSN  1943-0264 . doi: 10.1101 / cshperspect.a004697 . PMID 21628426 . PMC 3179338 (gratis fulltekst).
  6. ↑ a b c J. A. Allen, RA Halverson-Tamboli, MM Rasenick: Lipid flåte mikrodomene og signalering av nevrotransmitter. I: Naturomtaler. Nevrovitenskap. Volum 8, nummer 2, februar 2007, s. 128-140, ISSN  1471-003X . doi: 10.1038 / nrn2059 . PMID 17195035 .
  7. Jacob Ken Jacobson, Ole G. Mouritsen, Richard GWAnderson: Lipidflåter : På et kryss mellom cellebiologi og fysikk . I: Nature Cell Biology . teip 9 , nr. 1 , 2007, s. 7-14 , doi : 10.1038 / ncb0107-7 , PMID 17199125 .
  8. ↑ a b L. J. Pike: Utfordringen med lipidflåter . I: The Journal of Lipid Research . teip 50 , 2008, s. S323 , doi : 10.1194 / jlr.R800040-JLR200 , PMID 18955730 , PMC 2674732 (fri fulltekst).
  9. ↑ LA Bagatolli: For å se eller ikke se: lateral organisering av biologiske membraner og fluorescens mikroskopi . I: Biochim. Biophys. Acta . teip 1758 , nr. 10 , 2006, s. 1451-1456 , doi : 10.1016 / j.bbamem.2006.05.019 .
  10. ↑ G. Gimpl, K. Gehrig-Burger: Kolesterolreportermolekyler. I: Bioscience Reports . Volum 27, nummer 6, desember 2007, s. 335-358, ISSN  0144-8463 . doi: 10.1007 / s10540-007-9060-1 . PMID 17668316 .
  11. ↑ PA Orlandi, PH Fishman: Filipin avhengig inhibering av koleratoksin: bevis for toksin internalisering og aktivering ved caveolae-lignende domener. I: Journal of Cell Biology . Volum 141, nummer 4, mai 1998, s. 905-915, ISSN  0021-9525 . PMID 9585410 . PMC 2132770 (gratis fulltekst).
  12. ↑ J. Sanchez, J. Holmgren: Kolera toxin - en fiende og en venn. I: The Indian journal of medical research. Volum 133, februar 2011, s. 153-163, ISSN  0971-5916 . PMID 21415489 . PMC 3089046 (gratis fulltekst).
  13. ↑ KB Kim, JS Lee, YG Ko: Isolering av vaskemiddelresistente lipidflåter for todimensjonal elektroforese. I: Metoder i molekylærbiologi (Clifton, NJ). Volum 424, 2008, s. 413-422, ISSN  1064-3745 . doi : 10.1007 / 978-1-60327-064-9_32 . PMID 18369879 .
  14. ↑ E. Klotzsch, GJ Schütz: En kritisk undersøkelse av metoder for å oppdage plasmamembranflåter. I: Filosofiske transaksjoner fra Royal Society of London. Serie B, biologiske vitenskaper. Volum 368, nummer 1611, februar 2013, s. 20120033, ISSN  1471-2970 . doi: 10.1098 / rstb.2012.0033 . PMID 23267184 . PMC 3538433 (gratis fulltekst).
  15. ^ S. Thomas, RS Kumar, S. Casares, T.-D. Brumeanu: Sensitiv påvisning av GM1 lipidflåter og TCR-partisjonering i T-cellemembranen . I: Journal of Immunological Methods . teip 275 , nr. 1–2 , 2003, s. 161-168 , doi : 10.1016 / S0022-1759 (03) 00014-0 , PMID 12667680 .
  16. ^ Sunil Thomas, Rajeev Kumar, Anca Preda-Pais, Sofia Casares, Teodor-D. Brumeanu: En modell for antigen-spesifikk T-celleanergi: Fortrengning av CD4-P56 lck Signalosome fra lipid flåter av et oppløselig, dimer peptidanalog-MHC klasse II Chimera1 . I: The Journal of Immunology . teip 170 , nr. 12 , 2003, s. 5981-5992 , PMID 12794125 .
  17. ↑ Sean Munro: Lipidflåter: unnvikende eller illusiv? I: Cell . teip 115 , nr. 4 , 2003, s. 377-388 , doi : 10.1016 / S0092-8674 (03) 00882-1 , PMID 14622593 .
  18. ↑ A. Stier, E. Sackmann: spinn-merker som enzymsubstrater rogen fordeling lipid i leveren mikrosomale membraner . I: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembraner . teip 311 , nr. 3 , 1973, s. 400-408 , doi : 10.1016 / 0005-2736 (73) 90320-9 , PMID 4354130 .
  19. ^ Morris J. Karnovsky, Alan M. Kleinfeld, Richard L. Hoover, Richard D. Klausner: Konseptet lipiddomener i membraner . I: The Journal of Cell Biology . teip 94 , nr. 1 , 1982, s. 1-6 , doi : 10.1083 / jcb.94.1.1 , PMID 6889603 , PMC 2112185 (fri fulltekst).
  20. ^ S. Thomas, AP Pais, S. Casares, TD Brumeanu: Analyse av lipidflåter i T-celler. I: Molekylær immunologi. 41, 2004, s. 399-409.
  21. ^ Zeljka Korade: Lipidflåter , kolesterol og hjernen. I: Neurofarmakologi . 55, 2008, s. 1265-1273.

weblenker