膽固醇對細胞膜到底是敵是友

關于膽固醇如何增強細胞膜的誤解影響了我們對膜功能的理解。

初數(shù)據(jù)并沒有多大意義，但是當她深入研究時，Ashkar發(fā)現(xiàn)了一個清楚的案例，即根據(jù)觀察方法的參數(shù)，軟材料如何“明顯”表現(xiàn)出不同的特性。她發(fā)現(xiàn)，在較短的時間長度和時間范圍內，發(fā)生重要的信號事件-我們所說的是納米和納秒-添加的膽固醇會引起人們期望的膜硬化。

十多年來，科學家們已經(jīng)接受膽固醇-細胞膜的關鍵成分-不能統(tǒng)一影響不同類型的膜。但是，由弗吉尼亞理工大學物理系助理教授拉娜·阿什卡(Rana Ashkar)領導的一項新研究發(fā)現(xiàn)，膽固醇實際上確實符合生物物理原理。

該發(fā)現(xiàn)近發(fā)表在《美國國家科學院院刊》上，對疾病的一般理解，藥物遞送方法的設計以及許多其他需要對膽固醇在細胞中的作用進行特定假設的生物學應用具有深遠的影響。膜。

根據(jù)這項研究，細胞膜是脂肪分子的薄層，其界定細胞邊界并調節(jié)各種生物學功能，包括病毒如何傳播以及細胞如何分裂。為了實現(xiàn)這種功能，膜片應能夠彎曲并允許形狀改變。這種彎曲傾向取決于分子結構單元的堆積程度。阿什卡(Ashkar)補充說，更緊密的包裝會導致更堅硬的膜無法輕易彎曲。

膽固醇在分子水平上對細胞膜的影響

培根，雞蛋，奶酪和許多其他舒適食品中都含有大量膽固醇。雖然過多的膽固醇會損害人體，但細胞膜中膽固醇的調節(jié)量是細胞正常功能所必需的。膽固醇含量異常通常與各種疾病狀況相關。

除膽固醇外，我們的細胞膜還主要由脂質組成，脂質是一種小的脂肪分子，當存在于水中時會自行組裝成雙層結構-人體的近60%由水組成。脂質和膽固醇共同形成了限制我們細胞并調節(jié)細胞營養(yǎng)交換的屏障。

在分子水平上，膽固醇具有光滑而剛性的結構。當它與我們的細胞膜相互作用時，它會自身卡在脂質之間，從而導致膜的密度更高。根據(jù)結構-屬性關系，這自然會導致膜變硬。

然而，在過去的十多年中，物理學家和生物學家一直認為膽固醇對順式不飽和脂質(一種在我們細胞中發(fā)現(xiàn)的常見脂質)形成的膜的硬度幾乎沒有影響，盡管它對脂質包裝。
弗吉尼亞理工大學理學院的教授阿什卡說：“*，膽固醇能促進細胞膜更緊密的分子堆積，但有關如何使細胞膜變硬的報道卻是如此。”“在這項工作中，我們證明，按照物理定律，膽固醇在納米級確實引起膜硬化。這些發(fā)現(xiàn)影響了我們對膽固醇生物學功能及其在健康和疾病中的作用的理解。”

“這違背了我們對膽固醇對細胞膜的作用的理解，”阿什卡爾說。“這也與自組裝材料中的標準結構-特性關系相矛盾。”

這些感覺很重要，因為在理想情況下，細胞膜應保持半剛性的結構：足夠堅硬以保持其形式，但足夠靈活以允許信號蛋白和功能域的動態(tài)運動。