胆固醇对细胞膜的影响

十多年来，科学家们已接受胆固醇 - 细胞膜的关键组分 - 并未均匀地影响不同类型的膜。但是由助理教授Rana Ashkar的物理系Rana Ashkar领导的一项新的研究发现，胆固醇实际上坚持生物物理原则。

最近发表的调查结果国家科学院的诉讼程序，对疾病的一般性理解具有深远的影响，药物递送方法的设计，以及许多需要具体假设关于胆固醇在细胞膜中的作用的其他生物学应用。

“已知胆固醇促进细胞膜中的更严格的分子包装，但报道了它如何加强膜已经如此冲突，”Ashkar说，弗吉尼亚理工学院的教师。“在这项工作中，我们表明，在纳米级水平，胆固醇确实是原因膜通过物理法则预测的加强。这些调查结果影响了我们对胆固醇的生物学功能及其在健康和疾病中的作用的理解。“

根据该研究，细胞膜是薄层的脂肪分子层，其限定细胞界限并调节各种生物功能，包括病毒如何传播和细胞如何分裂。为了实现此类功能，膜应该能够弯曲并允许形状变化。这种弯曲倾向由分子构建块的包装方式确定;Ashkar补充说，更紧密的包装导致无法弯曲的更容易弯曲的膜。

胆固醇对分子水平对细胞膜的影响

胆固醇在培根，鸡蛋，奶酪和许多其他舒适食品中被发现。虽然过多的胆固醇可能会伤害身体，但对于细胞正常功能绝对必要，胆固醇危害身体的胆固醇的胆固醇绝对必要。胆固醇量的异常通常与各种疾病病症有关。

除了胆固醇之外，我们的细胞膜主要由脂质形成，脂质形成，当存在于水中时，将其自组装成双层结构 - 近60％的人体由水制成。一起，脂质和胆固醇形成限定我们细胞并调节营养素细胞交换的屏障。

在分子水平，胆固醇具有光滑的刚性结构。当它与我们的细胞膜相互作用时，它在脂质之间堵塞，这导致更密集的膜。根据结构 - 财产关系，这将自然导致更纤细的膜。

然而，在过去的10年左右，物理学家和生物学家已经假设胆固醇对由Cis-Utorated脂质形成的膜的刚度几乎没有影响，我们的常见类型的脂质细胞尽管对脂填料有良好的效果，但是。

“它蔑视我们对细胞膜对细胞膜的了解，”Ashkar说。“它还与自组装材料中的标准结构性关系相矛盾。”

这些感知是重要的，因为在理想情况下，细胞膜应保持半刚性结构：刚性足以保持其形式，但足够灵活，以允许信号蛋白和功能域的动态移动。关于胆固醇僵硬的细胞膜如何影响我们对膜功能的理解的误解。

数据初步缺乏意义，但随着她探测器更深，Ashkar发现了一个明确的情况，柔软材料如何“显然”表现出不同的性质，这取决于观察方法的参数。她发现，在短的长度和时间尺度上，发生了重要的信号事件 - 我们正在谈论纳米和纳秒 - 添加胆固醇诱导人们期望的膜加强。

证明她的观点

为了将建立的科学教义矛盾需要超过一组数据点。“我们发现了这些结果，但他们遇到了怀疑主义，因为他们对现有概念如此，”阿什卡尔说。

Ashkar首次试验使用中子旋转回波光谱，这是一种独特的探头，可在纳米级上研究材料。这些实验是在美国的两个主要中子散射设施中进行，中子中子研究中心和橡树岭国家实验室的介绍中子来源。

Ashkar与计算机建模模拟，与乔治·赫拉什维利（George Khelashvilli）合作，威尔康奈尔医学系的助理教授，进一步验证了近期核磁共振测量的实验结果，与迈克尔·朗布，教授合作亚利桑那大学化学与生物化学。所有三种方法中的数据一致性为阿什卡尔的假设提供了彻底的证据，并确认了脂膜中的标准结构性质关系。

“这些结果要求重新评估现有的方法胆固醇“影响脂质膜，”阿什卡尔说。“如果我们没有正确的假设，我们就无法做出正确的预测，我们不会有正确的设计治疗病毒，疾病或其他生物异常。”

---

---