Membrane Dynamics and Domains: Subcellular Biochemistry

مدل سیال-موزاییک ساختار غشایی که توسط سینگر و نیکلسون در اوایل دهه 1970 فرموله شد، از نظر اصول حاکم بر سازمان لیپیدها و پروتئین های تشکیل دهنده، مفهومی بادوام است. در طی حدود 30 سال گذشته اطلاعات زیادی در مورد ترکیب غشای سلولی مختلف و چگونگی ارتباط آن با عملکردهای متفاوتی که غشاها انجام می دهند انباشته شده است. با این وجود، وظیفه توضیح توابع خاص در سطح مولکولی به دلیل فقدان جزئیات ساختاری در سطح اتمی با مشکل مواجه شده است. دلیل این امر در درجه اول دشواری کریستال کردن پروتئین های غشایی است که نیاز به استراتژی هایی دارد که با استراتژی هایی که برای کریستال کردن پروتئین های محلول استفاده می شود متفاوت است. استثنای منحصر به فرد، باکتریورودوپسین غشای بنفش هالوباکتریوم هالوبیوم است که در غشایی که نه سیال است و نه در پیکربندی موزاییکی درون یابی می شود. تا به امروز تنها 50 یا بیشتر از پروتئین های غشایی با روش های پراش با وضوح اتمی مشخص شده اند، برخلاف داده های گسترده انباشته شده روی پروتئین های محلول. عامل دیگری که توضیح آن دشوار بوده است، دلیل این است که چرا ترکیب لیپیدی غشاها اغلب بسیار پیچیده است. صدها گونه مولکولی مختلف لیپید را می توان در برخی از غشاها شناسایی کرد. قابل توجه است که به نظر می رسد ترکیب خاص هر غشاء در محدوده های نسبتاً باریکی حفظ می شود و هویت آن از سایر غشاهای مورفولوژیکی متمایز متمایز می شود.

The fluid-mosaic model of membrane structure formulated by Singer and Nicolson in the early 1970s has proven to be a durable concept in terms of the principles governing the organization of the constituent lipids and proteins. During the past 30 or so years a great deal of information has accumulated on the composition of various cell membranes and how this is related to the dif­ ferent functions that membranes perform. Nevertheless, the task of explaining particular functions at the molecular level has been hampered by lack of struc­ tural detail at the atomic level. The reason for this is primarily the difficulty of crystallizing membrane proteins which require strategies that differ from those used to crystallize soluble proteins. The unique exception is bacteriorhodopsin of the purple membrane of Halobacterium halobium which is interpolated into a membrane that is neither fluid nor in a mosaic configuration. To date only 50 or so membrane proteins have been characterised to atomic resolution by diffraction methods, in contrast to the vast data accumulated on soluble proteins. Another factor that has been difficult to explain is the reason why the lipid compliment of membranes is often extremely complex. Many hundreds of different molecular species of lipid can be identified in some membranes. Remarkably, the particular composition of each membrane appears to be main­ tained within relatively narrow limits and its identity distinguished from other morphologically-distinct membranes.