Glyceridy

23.2 Inverzní bicontinuous kubické fáze v phosphoglyceride–směsi cholesterolu: Cholesterol jako induktor fúze biomembrán a endocytóza

To bylo vysvětleno v Oddílu 22.3, pokud jde lipidový polymorfismus a přijetím nonlamellar mesostructural topologie, které cholesterolu, funguje jako další důležité součásti (kromě některých glyceridy) v „lipidů potažené mikrobublin (LCM)/nanočástice odvozené“ nanoemulsion formulace (srov. Body 17.1, 19.1, 21.2 a 22.2). Tuto klíčovou roli cholesterolu je v souladu s publikovanými údaji ze souvisejících experimentálních studií, ve kterých cholesterolu bylo zjištěno, že destabilizovat dvojvrstvy některé společné biologické phosphoglycerides, a vyvolat tvorbu nonlamellar lipidové fáze (např. Ref. ). V § 23.1 bylo rovněž uvedeno, že Nieva et al. prokázat přímou souvislost mezi lipidové dvojvrstvy kompozice dává optimální membránové fúze a ty vedou ke vzniku inverzní bicontinuous kubické fáze, zjištěné pomocí rentgenové difrakce (cf. Odkaz. ). Navíc ve stejné výše uvedené části bylo zdůrazněno, že měření Basanez et al. obsah míchání jejich liposomů) vykazují maximum při přechodové teplotě lamelární až izotropní (Q224 kubických). Vyšetřovatelé tvrdí, že jejich různé závěry sloužit jako důkaz o zapojení obrácené lipidových struktur, jako inverzní bicontinuous kubické fáze, v procesu membránové fúze .

Ze všech výše shrnuty experimentální zjištění a fyzikálně-chemické argumenty, spolu, jeden by mohl rozumně očekávat, že najít v experimentální literatury, relevantní údaje, které by poskytly jednoznačný údaj takto: cholesterol indukuje tvorbu inverzní kubické fáze ve směsi s biologickými phosphoglycerides, a tedy pravděpodobně funguje jako propagátor fúze biomembrán. S ohledem na toto očekávání je užitečné podrobně přezkoumat nedávnou publikaci Tenchova et al. což představuje přímý důkaz z rentgenové difrakce, že cholesterol indukuje tvorbu inverzních bikontinuálních kubických fází ve směsích s nenasycenými fosfatidylcholiny (PCs). Vyšetřovatelé zdůrazňují, že toto zjištění je nové, dosud nepopsané efekt (viz níže) cholesterolu, který může mít důležité důsledky pro jeho roli v biomembrán fusion. Vysvětlují, že PCs jsou hlavní třídou fosfolipidů v biologických membránách a na rozdíl od fosfatidylethanolaminů (PEs) jsou membránové PCs „nefusogenní“ lipidy. PCs nemohou samy o sobě vytvářet inverzní fáze, zatímco inverzní schopnost formování fází koreluje s citlivostí na membránovou fúzi (srov. Odkaz. ). Tenchov a kol. udržovat to je tedy jasný zájem, že směsi nenasycených Ks s další významnou biologickou membránu lipidů, cholesterolu, může snadno transformovat do inverzní bicontinuous kubické fáze. Dále tvrdí, že toto zjištění jistě snižuje a osvětluje novým způsobem požadavky na přítomnost „fusogenních“ lipidů tvořících inverzní fázi, které jsou schopny učinit membránu fusogenní. Protože tvorba bicontinuous inverzní kubické fáze úzce souvisí s lipidové membrány fusion , jejich výsledky znamenají, že (biologické nebo model) membrána nemusí mít velké množství PE být fusogenic; alternativně, vysokou koncentrací cholesterolu v krvi, jako ty, které nacházejí v plazmatických membránách, mohou způsobit fusion-žáruvzdorná lipidů, aby se stal fusogenic . (Tenchov et al. komentář, že tato situace je kompatibilní se známými účinky cholesterolu na virové fusion a s nahlášeného požadavku cholesterolu pro rychlé a efektivní syntézy jako podílejí mořského ježka kortikální granule fusion a exocytóza .)

Tenchov et al. také poukázat na to, že tvorba kubické fáze v (nenasycených) směsích PC/cholesterolu vykazovala řadu vlastností, které jsou velmi podobné těm, které byly pozorovány dříve pro PE disperze (srov. Odkaz. ). Pro oba druhy disperzí jsou kubické fáze úzce spojeny s přechodem hexagonální fáze lamelární-inverzní a jejich tvorba je nejsnadněji indukována ochlazením inverzní hexagonální fáze. Další společnou vlastnost těchto PE a PC/cholesterol (inverzní) kubické fáze je, že jejich vznik je zrychlené, a můžete přistoupit k dokončení, v dostatečně zředěné disperze lipidů. (Vzhledem ke své specifické geometrické struktuře vyžadují inverzní bikontinuální kubické prostory pro svůj vývoj vodné objemy, které jsou mnohem větší než tzv. Odkaz. ).) Kromě toho, podobný PEs, PC/cholesterolu, lipidů/voda systémy jsou schopny tvořit všechny tři druhy inverzní bicontinuous kubické fáze, Im3m, Pn3m, a Ia3d, v závislosti na obsahu lipidů v disperzních. Tyto vyšetřovatelé tvrdí, že s rostoucí obsah tuku od 10% do 50% (w/v), (nenasycené) PC/cholesterolu, lipidů/voda systémy zobrazí kubické fáze sekvence Im3m → Pn3m → Ia3d, v souladu s klesajícím obsahem vody z těchto tří fází . (Tito autoři poznamenávají, že v souladu s dřívějšími zjištěními Templera et al. , tato fázová sekvence se jeví jako univerzální, i když ne všechny tři inverzní bikontinuální kubické fáze by se měly nutně objevit v daném systému lipid / voda.)

konečně, Tenchov et al. vysvětlete, že v ternárních (lipidových) směsích je známo, že nasycené PCs a sfingomyelin rozdělují spolu s cholesterolem do kapalných domén. Jejich výsledky naznačují, že nenasycené PC, které jsou vyloučeny z těchto rigidních domén, by mohly tvořit samostatné fusogenní domény s cholesterolem.

dual účinky cholesterolu může vysvětlit zdánlivě paradoxní schopnost buněčné membrány současně tvoří tuhé, nízké zakřivení „raft“-jako skvrny, zatímco ještě je schopen podstoupit povrchní membránu fusion—jako v endocytóza . (Tito autoři také komentář, že cholesterol je tetracyklický prsten strukturu, je pevné, a proto umístění hydroxylové skupiny určuje převládající orientace molekuly v membráně dvojvrstvu. Dále upozorňujeme, že cholesterol má jedinečnou vlastnost mezi membránové lipidy rychle flip-flopu, a protože jeho malý (a neionogenní) vedoucí skupiny, negativní zakřivení je jednodušší se tím, hromadění cholesterolu. To usnadňuje ohýbání, což je základní charakteristika buněčných membrán, ale zejména pro ty, které komunikují s povrchovou membránou buňky .) S ohledem na všechny výše uvedené argumenty významný podíl cholesterolu v nanoemulzních formulacích“ LCM / nanočástice odvozených “ (srov. Sekce 17.1, 19.1, 21.2. a 22.2), může tedy poskytují molekulární základ pro větší fyzikálně-chemické facilitace (viz níže) receptor-mediated endocytosis „rozptýlené lipidů-mezifázi nanočástic,“ popsal již dříve (viz článek 20.3; cf. Kapitoly 16-19).