glicerydy

23.2 Inverse bicontinuous cubic phases in phosphogliceryde–cholesterol mixes: Cholesterol as an inducer of biomembrane fusion and endocytosis

w sekcji 22.3, dotyczącej polimorfizmu lipidów i przyjęcia nielamellarnej mezostrukturalnej topologii, wyjaśniono, że cholesterol funkcjonuje jako inny ważny składnik (oprócz niektórych glicerydów). Preparaty Nanoemulsyjne „pokryte lipidem mikropęcherzyki (LCM)/pochodne nanocząstek” (CF. Punkty 17.1, 19.1, 21.2 i 22.2). Ta kluczowa rola cholesterolu jest zgodna z opublikowanymi danymi z powiązanych badań eksperymentalnych, w których stwierdzono, że cholesterol destabilizuje dwie warstwy niektórych typowych biologicznych fosfoglicerydów i indukuje tworzenie nielamellarnych faz lipidowych (np. ). Stwierdzono również wcześniej, w sekcji 23.1, że Nieva et al. wykazano bezpośrednią korelację między kompozycjami dwuwarstwowymi lipidów dającymi optymalną fuzję membranową a kompozycjami prowadzącymi do utworzenia odwrotnej dwuwarstwowej fazy sześciennej, zidentyfikowanej przez dyfrakcję rentgenowską (por. Nr Ref. ). Ponadto w tej samej części powyżej wskazano, że pomiary przeprowadzone przez Basaneza et al. szybkości fuzji membranowej (tj. mieszania zawartości ich liposomów) wykazują maksimum w temperaturze przejścia lamelowego na izotropowy (q224 sześcienny). Badacze ci twierdzą, że ich różne odkrycia służą jako dowód na udział odwróconych struktur lipidowych, takich jak odwrotne dwuciągłe fazy sześcienne, w procesie fuzji membran .

ze wszystkich podsumowanych powyżej wyników eksperymentów i rozważanych razem argumentów fizykochemicznych można oczekiwać znalezienia w literaturze Doświadczalnej odpowiednich danych, które dałyby wyraźne wskazanie w następujący sposób: cholesterol indukuje tworzenie odwrotnych faz sześciennych w mieszaninach z biologicznymi fosfoglicerydami i, co za tym idzie, prawdopodobnie działa jako promotor fuzji biomembrany. Mając to na uwadze, warto szczegółowo przejrzeć niedawną publikację Tenchov et al. który przedstawia bezpośredni dowód, z dyfrakcji rentgenowskiej, że cholesterol indukuje tworzenie odwrotnych dwuciągłych faz sześciennych w mieszaninach z nienasyconymi fosfatydylocholinami (PCs). Badacze ci zwracają uwagę, że to odkrycie jest nowym, wcześniej nieopisanym efektem (patrz poniżej) cholesterolu, który może mieć istotne implikacje dla jego roli w fuzji biomembrany. Wyjaśniają, że PCs są główną klasą fosfolipidów w błonach biologicznych i, w przeciwieństwie do fosfatydyloetanoloamin (PES), pcs są „niefusogennymi” lipidami. PCs nie mogą same tworzyć faz odwrotnych, podczas gdy zdolność tworzenia faz odwrotnych jest skorelowana z podatnością na fuzję membranową (por. Nr Ref. ). Tenchov i in. utrzymuj, że jest to, zatem, jasne zainteresowanie, że mieszaniny nienasyconych PCs z innym głównym biologicznym lipidem błony, cholesterolem, może łatwo przekształcić się w odwrotną dwuciągłą fazę sześcienną. Ponadto twierdzą, że to odkrycie z pewnością zmniejsza i oświetla w nowy sposób wymagania dotyczące obecności” fusogenicznych ” lipidów tworzących odwrotną fazę, które są w stanie uczynić błonę fusogeniczną. Ponieważ tworzenie dwuciągłych odwrotnych faz sześciennych jest ściśle skorelowane z fuzją błony lipidowej, ich wyniki sugerują, że membrana (biologiczna lub modelowa) nie musi mieć dużych ilości PE, aby była fusogeniczna; alternatywnie, wysokie stężenia cholesterolu, takie jak te znajdujące się w błonach plazmatycznych, mogą spowodować, że lipid oporny na fuzję stanie się fusogeniczny . (Tenchov et al. należy zauważyć, że sytuacja ta jest zgodna ze znanym wpływem cholesterolu na fuzję wirusów i ze zgłoszonym zapotrzebowaniem cholesterolu na szybką i wydajną fuzję, jak w przypadku fuzji granulek korowych jeżowców i egzocytozy .)

Tenchov i in. należy również zwrócić uwagę, że tworzenie się fazy sześciennej w (nienasyconych) mieszaninach PC/cholesterolu wykazywało szereg cech bardzo podobnych do tych obserwowanych wcześniej dla dyspersji PE(por. Nr Ref. ). Dla obu rodzajów dyspersji, sześcienne fazy są ściśle związane z lamellar-do-odwrotnej sześciokątnej przejścia fazowego, a ich tworzenie jest najłatwiej indukowane przez chłodzenie odwrotnej fazy sześciokątnej. Inną wspólną właściwością tych PE i PC/cholesterolu (odwrotnej) sześciennych faz jest to, że ich tworzenie jest przyspieszone i może przejść do zakończenia, w wystarczająco rozcieńczonych dyspersji lipidowych tylko. (Ze względu na swoją specyficzną strukturę geometryczną, odwrotne dwuciągłe przestrzenie sześcienne wymagają do ich rozwoju objętości wodnych, które są znacznie większe niż tzw. granica nadmiaru wody potrzebna do pełnego nawodnienia lipidowych grup polarnych (por. Nr Ref. ).) Ponadto, podobnie jak PEs, systemy PC/cholesterol lipid/woda są w stanie tworzyć wszystkie trzy rodzaje odwrotnych dwuciągłych faz sześciennych, Im3m, Pn3m i Ia3d, w zależności od zawartości lipidów w dyspersji. Badacze ci stwierdzają, że wraz ze wzrostem zawartości lipidów od 10% do 50% (w/v), (nienasycony) PC/cholesterol lipidów/systemy wodne wyświetlane sześcienną sekwencję faz Im3m → Pn3m → Ia3d, zgodnie ze zmniejszającą się zawartością wody w tych trzech fazach . (Autorzy Ci zauważają, że zgodnie z wcześniejszymi ustaleniami Templera et al. , ta sekwencja faz wydaje się być uniwersalna, chociaż nie wszystkie trzy odwrotne dwuciągłe sześcienne fazy muszą koniecznie pojawić się w danym układzie lipidowo-wodnym.)

wreszcie Tenchov i wsp. wyjaśnij, że w trójskładnikowych (lipidowych) mieszaninach, nasycone PCs i sfingomielina są znane z podziału, wraz z cholesterolem, na domeny uporządkowane w płynie. Ich wyniki sugerują, że nienasycone PCs, które są wykluczone z tych sztywnych domen, mogą tworzyć oddzielne domeny fusogeniczne z cholesterolem.

takie podwójne działanie cholesterolu może wyjaśniać pozornie paradoksalną zdolność błon komórkowych do jednoczesnego tworzenia sztywnych, nisko zakrzywionych plam przypominających „tratwę”, a jednocześnie do poddania się łatwej fuzji błon-jak w endocytozie . (Autorzy Ci komentują również, że tetracykliczna struktura pierścienia cholesterolu jest sztywna, a zatem położenie grupy hydroksylowej dyktuje dominującą orientację cząsteczki w dwuwarstwowej błonie. Zauważają również, że cholesterol ma unikalną cechę wśród lipidów błonowych szybkiego odwracania, a ze względu na małą (i niejonową) grupę głowy, ujemna krzywizna jest łatwiejsza przez akumulację cholesterolu. Ułatwia to zginanie, co jest istotną cechą błon komórkowych, ale szczególnie tych, które są w komunikacji z błoną powierzchniową komórki .) Biorąc pod uwagę wszystkie powyższe argumenty, znaczny udział cholesterolu w preparatach nanoemulsji „LCM/pochodzących z nanocząstek” (por. Sekcje 17.1, 19.1, 21.2 i 22.2) mogą zatem stanowić molekularną podstawę dla dodatkowego ułatwienia fizykochemicznego (patrz poniżej) mediowanej przez receptor endocytozy „rozproszonych nanocząstek mezofazy lipidowej” opisanych wcześniej (patrz punkt 20.3; por. Rozdziały 16-19).

Leave A Comment