结构生物化学/脂类/脂筏

概述

研究人员通过在实验室中构建人工膜，了解了关于膜的大部分知识。在人工膜中，不同的脂类根据其物理性质相互分离，形成称为脂筏的小岛。因此，脂筏是细胞膜中可能存在的一种岛状结构。

这些脂筏比膜的非脂筏部分具有更高浓度的某些特殊脂类，称为糖鞘脂和胆固醇。脂筏也以不同的蛋白质组合为特征。某些类型的蛋白质在脂筏中聚集在一起，而另一些蛋白质则主要保留在脂筏之外。最大的问题是，这些在人工膜中很容易观察到的脂筏在活细胞中到底存在到什么程度？使用先进的实验室方法和成像技术，一些研究人员发现脂筏确实在活细胞膜中形成的证据，但这些脂筏可能很小并且是短暂的。虽然脂筏在细胞膜中的存在仍然存在争议，但许多科学家认为它们通过招募需要聚集在一起才能传递信号的蛋白质来作为通信中心。研究人员开始将脂筏与多种疾病联系起来，包括艾滋病、阿尔茨海默病、炭疽病和动脉粥样硬化。

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脂筏结构

结构细节

膜中发现的蛋白质和脂类的数量和类型会根据膜在身体中的位置或它包围的细胞器而有所不同。这些差异使膜能够执行各种各样的过程。在流体镶嵌模型中，脂类和蛋白质表现出横向移动性，并不断改变位置。胆固醇和鞘脂（包括鞘磷脂和糖鞘脂）也常见于膜中。人们一直认为，单个蛋白质和脂类独立且随机地移动，但也有观察到一些聚集斑块在膜中。使用人工膜的最新研究表明，某些蛋白质和脂类斑块倾向于相互聚集以形成岛状脂筏。这些岛状脂筏可以类比于嵌入水果的果冻，其中水果的作用类似于蛋白质。脂筏的胆固醇和糖鞘脂浓度明显高于膜的其他区域。某些类型的蛋白质也比其他蛋白质更有可能出现在脂筏中。具体来说，脂筏中发现的蛋白质的一个例子是酰化蛋白质，有人提出胆固醇与其不饱和酰基链之间的反应促进了脂筏的形成。此外，蛋白质通过糖基磷脂酰肌醇 (GPI) 锚定与脂筏相关联，GPI 锚定将蛋白质共价连接到膜的外表面。关于脂筏在活细胞中是否存在的问题仍然存在，因此目前的理论是脂筏可能存在，但很小且短暂。

鞘脂

常见的鞘脂例子包括鞘氨醇和鞘氨醇 1-磷酸。它们在调节许多细胞过程至关重要——例如迁移、增殖、分化和免疫反应。这些鞘脂对于细胞信号传导至关重要，更广为人知的是作为生物活性脂类介质。

最近的证据证明，这些鞘脂的信号传导功能表明与凋亡和生长停滞相关联。鞘氨醇能够直接抑制蛋白激酶 C，以及在体外对各种蛋白激酶的其他影响。此外，鞘氨醇已显示出通过直接与之相互作用来调节促生存衔接蛋白 14-3-3 的迹象，并通过蛋白激酶使衔接蛋白成分磷酸化并失活。这方面的例子在 PKA 和 PKC-γ 中有体现。通过这样做，促生存通路被完全阻断。

另一种常见的鞘脂是神经酰胺，它与鞘氨醇一样，与凋亡有关。神经酰胺通过对各种应激刺激的反应水平与生长停滞和凋亡相关联。神经酰胺通过直接催化活性或通过促进亚细胞定位来展示蛋白质的调节。

因此，鞘氨醇激酶活性的调节已说明了至关重要的细胞功能。监测这些激酶允许确定细胞命运，即细胞是存活还是增殖。此外，鞘氨醇激酶的研究有助于控制粘附、分化和免疫反应，并增加了为治疗作用提供强大信息的可能性。

脂筏的类型和功能

已经提出了两种类型的脂筏：平面脂筏（也称为糖脂筏）和caveolae。平面脂筏与质膜平面连续，没有独特的形态特征。另一方面，caveolae是质膜的瓶状向内折叠，包含caveolin蛋白，caveolin蛋白是一组参与受体非依赖性内吞作用的蛋白质。

有人提出，脂筏在需要时收集蛋白质以进行信号传递，并且可能与艾滋病等疾病相关。招募信号蛋白和分子到它们的岛状微域的能力将使脂筏有可能在神经递质信号传导中发挥重要作用。对此的假设是，脂筏的环境促进了信号传导所需动力学上有利的相互作用。另一方面，它们也可能起到分离信号分子和减少信号的作用，从而抑制相互作用。caveolin类型的脂筏可能也参与内吞作用和胆固醇转运。

关于脂筏的争议

关于脂筏的争议的主要原因之一是研究活细胞中脂筏的挑战。脂筏是大小在 10-200 纳米范围内的微域，低于光学显微镜的经典衍射极限。这意味着脂筏很难可视化，更不用说在行动中观察了。此外，脂筏的实验研究导致许多人相信它们是短暂的，并且不会长时间保持完整。反对脂筏在活细胞中有用存在的一个论点是，它们实际存在的时间尺度尚不清楚。如果脂筏存在，它们可能只在快速的时间尺度上发生，这个时间尺度太短，无法发挥太大作用，因此与生物过程无关。