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如果你想理解细胞膜是如何工作的,亚当科恩说,看看你的厨房。科恩,物理化学和化学生物学教授,是一项新研究的主要作者,颠覆了传统理论对细胞膜的流体性质以及它们如何应对紧张。
科学家一直认为,膜像粘稠的液体,类似于蜂蜜,和紧张可能传播几乎立即从一个细胞到另一个,但科恩和郑史,博士后研究员在科恩的实验室工作显示他们实际上更接近半固态像果冻。11月1日的一篇论文中描述的研究发表在《细胞。
“传统的图片是我们所说的二维流体膜,即脂质分子,使其被困在飞机的膜…但在飞机这些分子可以移动,”Cohen说。“这就像人在中央车站转来转去Station-everybody坚持地板的平面,但他们可以移动。人们做了大量的实验,他们坐在膜贴上转移膜蛋白质,能够看着他们分散。
“人认为,因为膜像液体,如果你拖着它的一边,它会流到紧张又平衡的,”他继续说。“人们认为这种传播的张力会非常快,而且它可能是一种细胞信号从细胞膜的一部分到另一个地方。”
虽然有许多研究表明膜工作,缺乏实验证据来支持它。
科恩说,有什么工作,来自实验的研究人员创造了“合成”膜,然后表明张力几乎是立刻传播从一边到另一边。
记住,理解,科恩和施看到张力转移行动发展中一个荧光蛋白光信号穿过细胞膜。
“我们的想法是,这个非常敏感的触觉行为通过这些tension-gated离子通道,我觉得它很酷,如果,而不只是在我们的神经元联系产生电信号的……如果我们能看到直接接触,”Cohen说。“所以郑这些传感器,我们被拉着一边试图校准他们的细胞和寻找信号的变化,和他的实验就没有意义。他一直在做实验,没有看到任何回应。”
虽然它可能是简单的在这一点上简单地决定实验没有成功,放弃,科恩和他的同事们开始怀疑而不是那些对细胞膜基本假设可能是错误的。
“所以郑建立一个非常简单的实验,他有两个探测器机械执行机构,”他说。”他用力拉膜在两个地方,测量张力……,看到没有任何耦合。这样他就可以把所有他想要的一端,并肯定没有什么。然后他做了同样的实验在自由膜与细胞,和他看到完美的耦合。告诉我们有什么根本不同的膜在细胞时和当它是孤立的。”
根本区别,科恩和他的同事推测,蛋白质在活细胞散落在细胞膜和细胞的细胞骨架相连。
“这些蛋白质不能移动,”科恩说。”,每一个行动像一个固定的障碍,所以任何流绕它的如果你在中央车站有很多人只是站着不动。”
科恩和他的同事估计这些蛋白质占据高达20%的细胞membrane-enough产生深远影响膜是如何工作的。
“你可能会认为如果你占用10到20%的空间障碍你会看到一百一十或20%的效果,但事实证明有一万倍影响膜流动的能力,”科恩说。“每个人都熟悉的比喻是果冻。当你做果冻,明胶是只有百分之五的recipe-the绝大多数只是水。
“百分之十五解决方案的糖水一样流动,但百分之十五明胶凝胶不流,因为明胶股纠缠,不能彼此相对移动,所以水滞留,因为它不能流经链之间的奈米空间,”他继续说。“但如果你清楚果冻,把一滴染料,染料分子会扩散通过它……因为分子足够小,挤过。”
同样的原理,他说,似乎是在细胞膜。
“单个分子看起来像他们周围扩散自由,因为他们基本上都可以通过裂缝挤压,”科恩说。”,但不应该让你的错误结论膜像液体一样流动,因为有障碍,被困在的地方,就像明胶。”
科恩说,有两种途径进行进一步的研究。
“它仍然将会是很有趣的一个好方法图像膜张力,”他说。“所以我们回到最初的问题解释张力调控在细胞输入的不同。”
科恩还计划去探索是否可能会有一些细胞跨膜转移紧张希望探索特殊角色这些细胞可以填什么。
膜是如何工作的新的理解,科恩说,不仅可以产生重大影响的科学家如何进行生物学实验在未来,但甚至有一天可能会影响我们如何对待疾病。
“膜信号基本生活的几乎所有方面,因为这就是信息从细胞外到细胞内,”科恩说。“绝大多数的药物作用于转移膜蛋白质。我们所有的神经元,所有的离子通道和突触受体都是转移膜蛋白质,因此我希望会有很多地方这是一个重要的参数。
“但现在,我们不知道紧张是制服实际上可以在不同地区不同的细胞这项表明它可能是细胞用来调节不同的过程,”他继续说。“所以化验人在这些蛋白质合成影响张力的同质可能错过重要的监管机制……这是一个参数,人们将不得不考虑。”
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