Raft lipidowy

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Rafty lipidowe (pol. też: tratwy lipidowe, ang. lipid rafts) – to małe (10-200 nm) – heterogenne, wysoce dynamiczne, wzbogacone w sterole i inne określone lipidy (głównie sfingolipidy) domeny w błonie komórkowej. Rafty mogą być czasami stabilizowane w większe struktury poprzez interakcje lipid-białka oraz białko-białko[1].

Od 1972 roku, kiedy S. Jonathan Singer i Garth Nicolson zaproponowali model płynnej mozaiki lipidowo-białkowej, który podaje zasadniczy schemat organizacji błon biologicznych[2], uważano że fosfolipidy i białka błonowe są w dwuwarstwie rozmieszczone równomiernie.

W 1988 Kai Simons razem z Gerritem van Meerem postulowali nową hipotezę[3][4], zakładającą obecność mikrodomen w błonie biologicznej (pewien typ takich mikrodomen – „caveoli” – był obserwowany już w 1953 i 1955[5][6]). Mikrodomeny te miały odbiegać składem, a zatem i szczegółową strukturą od pozostałej części błony, charakteryzując się podwyższoną zawartością cholesterolu, glikolipidów i sfingolipidów. Struktury te, tworzące w błonie rodzaj „łatek” nazwano „tratwami lipidowymi”. Ta koncepcja rozwijana przez lata, została bardziej kompleksowo zaprezentowana w 1997 w czasopiśmie "Nature" przez Simonsa i Ikonen[7]. Według najnowszych koncepcji rafty mogą obejmować około 30-40% powierzchni błony komórkowej komórek niespolaryzowanych[8] jako wydzielone, nie połączone ze sobą obszary, ale dla niektórych fragmentów błony (na przykład część apikalna komórek nabłonka, w której jest wyjątkowo dużo cholesterolu i sfingolipidów), rafty mogą utworzyć duży, ciągły obszar, w którym będą występować małe „łaty” „zwykłej błony”[9].

Właściwości raftów lipidowych[edytuj | edytuj kod]

Koncepcja raftów lipidowych jako wyraźnie wydzielonych domen błony wywodzi się z zaobserwowanej niemieszalności płynnej fazy uporządkowanej (faza LO) i nieuporządkowanej (LD lub Lα) lipidów błonowych. Rafty lipidowe, bogate w cholesterol i pewne określone lipidy, charakteryzują się w danej temperaturze inną płynnością (zmiana temperatury głównego przejścia fazowego), niż reszta błony, wynikającą z innego upakowania lipidów i różnic w nasyceniu oraz długości ich ogonów hydrofobowych. Zasada minimalizacji energii układu, powoduje właśnie powstanie domen, które nie mieszają się z resztą obszaru błony.

Inną różnicą pomiędzy raftami a resztą błony, jest ich oporność na niejonowe detergenty, takie jak na przykład Triton X-100, która bierze się właśnie z innej płynności tych obszarów. Gdy takie detergenty są dodawane do komórek, błona komórkowa, jako bardziej płynna, zostanie rozpuszczona przez detergent, a rafty, jako obszary o zmniejszonej płynności, pozostaną całe i w tej postaci mogą być wyizolowane. Z tego powodu rafty lipidowe nazywa się często, czy też klasyfikuje, jako błony oporne detergentowo (detergent resistant membranes, DRMs). Jednak zasadność tej metody izolowania i dowodzenia obecności raftów, bywa często kwestionowana.

Schemat organizacji raftu lipidowego w błonie. Koncepcja grubości dwuwarstwy.
A. Przestrzeń wewnątrzkomórkowa ,cytozol
B. Przestrzeń między(zewnątrz-)komórkowa
1. Błona "nie-raftowa"
2. Raft lipidowy
3. Białko transbłonowe związane z raftami
4. "Nie-raftowe" białko błonowe
5. Modyfikacje glikozylacyjne (na glikoproteinach i glikolipidach)
6.Białko kotwiczone przez motyw GPI
7. Cholesterol
8. Glikolipid
Niektóre białka błonowe asocjują z raftami, ponieważ mają one dłuższy motyw transbłonowy, który pozwala im się stabilnie zakotwiczyć w rejonie raftu, który jest zwykle grubszy niż otaczająca go błona (lipidy go budujące mają dłuższe reszty kwasów tłuszczowych[10], które ponadto są bardziej uporządkowane). Białka błonowe o krótszym motywie transbłonowym nie mogą stabilnie kotwiczyć się w środowisku raftów lipidowych. Innym mechanizmem sortowania białek błonowych do raftów, może być ich specyficzny wzór glikozylacji, który, być może z innym dotąd nie poznanym czynnikiem sortującym, powoduje zwiększone powinowactwo takich białek do raftów (lub lipidów je tworzących – glikolipidów?). Jakkolwiek, glikozylowane bywają także białka „nie-raftowe”.

Wizualizacja raftów[edytuj | edytuj kod]

Z powodu swojej wielkości, pozostającej poza zasięgiem rozdzielczości klasycznego mikroskopu świetlnego, rafty lipidowe są trudne do obserwowania bezpośrednio. Do tego celu powszechnie używa się mikroskopii fluorescencyjnej. By uwidocznić obecność raftów za pomocą tego narzędzia, używa się fluoroforów związanych z białkami wiążącymi się selektywnie z raftami (lipidami dla nich charakterystycznymi), takimi jak podjednostka β toksyny cholery. Często się używa lipofilowych barwników błony, które to wbudowują się lepiej do mniej płynnego środowiska raftów lub w tym środowisku zmieniają właściwości fluorescencyjne. Takim barwnikiem jest na przykład laurdan. Rafty mogą być także uwidocznione przez białka znakowane fluorescencyjnie (fuzja z GFP, RFP) ekspresjonowane w badanej komórce, które naturalnie wbudowują się do raftów. W połączeniu z niezwykle czułymi matrycami CCD, mikroskopią całkowitego wewnętrznego odbicia, czy zaawansowaną mikroskopią konfokalną można w ten sposób śledzić losy pojedynczych cząstek fluorofora, by w ten sposób badać płynność raftów, dyfuzję w rafatch i inne powiązane zagadnienia. Inne metody używane do badania raftów to systemy oparte na fluorescencji, takie jak: FRET, FCS/FCCS. Używa się także AFM, NMR i inne, aczkolwiek mikroskopia fluorescencyjna pozostaje podstawową.

Przypisy

  1. L.J. Pike Rafts defined:a report on the keystone symposium on lipid rafts and cell function. J.Lipid.Res. 47 (2006) 1597-1598
  2. S.J. Singer, G.L. Nicolson The fluid mosaic model of the structure of cell membrane. Science 175 (1972) 720-731
  3. Simons K, van Meer G. Lipid sorting in epithelial cells. Biochemistry 27 (1988) 6197-202
  4. Simons K, van Meer G. Lipid polarity and sorting in epithelial cells. J Cell Biochem. 36 (1988) 51-8
  5. Palade GE. FINE STRUCTURE OF BLOOD CAPILLARIES. J. Appl. Phys. 24 (1953) 1424
  6. Yamada E. The fine structure of the gall bladder epithelium of the mouse. J Biophys Biochem Cytol. 25 (1955) 445-58.
  7. K. Simons, E. Ikonen Functional rafts in cell membranes. Nature 387 (1997) 569-572
  8. K. Simons, D. Toomre Lipids rafts and signal transduction. Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 1 (2000) 31-39
  9. P. Verkade et al. Induction of caveolae in the apical plasma membrane of Madin-Darby canine kidney cells. J. Cell Biol. 148 (2000) 727-739
  10. M.S. Bretscher, S. Munro Cholesterol and the Golgi apparatus. Science 261 (1993) 1280-1288

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]