Предлагаем вашему вниманию статью, опубликованную в журнале PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America). Статья посвящена исследованию пикосекундной динамики липидных молекул в многокомпонентных мембранах с использованием метода неупругого рассеяния рентгеновского излучения с высоким разрешением по переданной энергии. Эксперименты были проведены на спектрометрах Европейского центра синхротронного излучения ESRF (Франция) и синхротрона Spring8 (Япония). Работа выполнена международным коллективом ученых из Национальной лаборатории Брукхевена BNL (США), Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ (Д. Соловьев и К. Жерненков), университета Теннесси (США), Волгоградского национального технического университета (РФ).

Функциональные липидные пары – строительные блоки мембран с фазовым разделением

Авторы: Дмитрий Соловьев, Йонг Кай, Дима Болматов, Алексей Суворов, Кирилл Жерненков, Дмитрий Завьялов, Алексей Босак, Хироши Учияма, Михаил Жерненков

Биологические мембраны проявляют большую композиционную и фазовую гетерогенность благодаря сотням химически различных компонентов. В результате процессы фазового разделения в клеточных мембранах чрезвычайно трудно изучать, особенно на молекулярном уровне. Считается, что неоднородность липидной мембраны и образование в ней доменов обусловлены липид-липидным и липид-белковым взаимодействиями. Однако, механизмы формирования указанных неоднородностей до сих пор остаются недостаточно изученными. Применение метода неупругого рассеяния рентгеновских лучей и компьютерного моделирования методом молекулярной динамики позволило получить прямые доказательства существования в мембранах сильно связанных переходных липидных пар. Такие липидные пары проявляют себя экспериментально через оптические колебательные (или фононные) моды, наблюдаемые в бинарных (1,2-дипальмитоил-sn-глицеро-3-фосфатидилхолин [ДПФХ] – холестерин) и тройных (ДПФХ – 1,2-диолеоил-sn-глицеро-3-фосфатидилхолин/1-пальмитоил-2-олеоил-глицеро-3-фосфатидилхолин [ДОФХ/ПОФХ] – холестерин). Наблюдаемый разрыв оптических фононных мод является следствием конечного размера областей, образованных указанными липидными парами. Исследования липидных пар помогают выявить особенности межмолекулярных взаимодействий насыщенных/ненасыщенных липидов и холестерина на расстояниях до 1 нм в пикосекундном масштабе времени. Полученные результаты способствуют лучшему пониманию особенностей структурной организации и динамики мембранных доменов в биологических мембранах.

(Работа выполнена при поддержке гранта РНФ 18-72-00201)

Читать статью полностью