Биохимия мембран. Эдоцитоз и экзоцитоз. Том 2 - Болдырева А.А.
Скачать (прямая ссылка):
везикулах из смеси различных фосфолипидов надпороговые концентрации Са2+
вызывают латеральное разделение липидов* при этом кластеры, содержащие
кислые липиды, переходят в кристаллическое состояние. Ионы Mg повышают
температуру фазового перехода фосфолипидов в меньшей степени, чем Са2+.
Отсюда следует, что когда Са2+ вызывает слияние везикул, фосфолипиды в
присутствии Mg2+ остаются в жидком состоянии- и наблюдается агрегация
везикул. Эти опыты указывают на то, что дестабилизация бислоев при
слиянии обусловлена образованием кластеров твердых липидов в жидком
бислое.
Структурные перестройки и образование триламинарной структуры могут
происходить двумя путями: локально, в зоне "точечного" контакта, в этом
случае образуется сталк (перемычка); в зоне плотного дегидратированного
контакта (адгезия) на значительной площади мембраны. Сталкерный механизм
предусматривает, что в зоне точечного контакта присутствуют асимметричные
молекулы липидов, участки нестабильности. При контакте эти молекулы
хаотически двигаются до тех пор, пока не образуется энергетически
выгодная триламинарная структура. Адгезионный механизм предусматривает
образование в зоне контакта обратных мицелл, сходных гексагональной фазе,
в зоне контакта нарушается устойчивость плоской упаковки монослоев,
последние преобразуются на обратные мицеллы, которые затем удаляются на
периферию зоны контакта (см. рис. 13). Движущей силой слияния мембран, т.
е. "распада" триламинарной структуры, в первом случае является упругость
изгиба, во втором - упругость растяжения и сжатия монослоев. Во втором
случае переход из жидкого в кристаллическое состояние сопровождается
уменьшением площади, приходящейся на одну молекулу, что соответствует
конденсации молекул. Дестабилизация мембраны в обоих вариантах слипания
может вызываться "транс"-комплексом одного иона Са с двумя молекулами
кислого фосфолипида, принадлежащими контактирующим мембранам.
Головки липидных молекул сильно притягиваются друг к другу в условиях
дегидратированного контакта мембран; в зоне контакта происходит
"кристаллизация" молекул. Мембраны,
88.
полярные группы которых образуют решетку чередующихся зарядов,
электрически притягиваются друг к другу. Внутренние объемы двух
контактирующих мембранных структур в случае монослойного слияния, т. е.
образования триламинарной структуры, разделены не двумя, а лишь одним
бислоем (см. рис. 13). Первичная кристаллизация действует далее как
застежка "молния", пристегивающая соседние контактирующиеся участки
мембран. Триламинариая структура разрывается за счет избытка площади
внутренних монослоев и искажения формы контактирующих мембранных структур
или на поздних этапах "застегивания молнии".
При сталкерном механизме слияния мембран сталк может образоваться как из
одного монослоя, так и из целого бислоя; в первом случае формируется
промежуточная триламинариая структура, во втором - перемычка сразу же
ведет к полному слиянию. Сталк возникает за счет локальных "вспучиваний"
(выростов) некоторых участков (монослоев) контактирующих мембран,
растущих навстречу друг другу. Эти выросты либо замыкаются друг на друга,
либо замыкаются через внемембран-ные цитозольные липидные мицеллы.
Возможной причиной быстрого разрушения сталка в физиологических условиях
является электрический пробой сильным внутримембранным полем в области
контакта мембран.
Триламинариая структура имеет ряд особенностей: специфическая удельная
электрическая емкость, электромеханическая стабильность, высокая ионная
проницаемость. В области контакта в липидных доменах возникает либо
локальная разупоря-доченность структур,' при которой молекулы липидов
ориентированы хаотично, либо, что более вероятно, образуется лабильная
триламинариая структура. Затем как в первом, так и во втором случае
раньше, чем произойдет восстановление нативной мембранной структуры,
липидные молекулы в зоне контакта образуют своеобразные мостики между
слоями, при этом образуется открытый водный канал (пора). Пора растет в
размерах. Из-за высокой поверхностной кривизны в поре образованные
структуры неустойчивы, мембраны разделяются.
Следует еще раз подчеркнуть, что Са-индуцируемое фазовое разделение
фосфолипидов при слиянии происходит либо в бислое, либо только в наружном
монослое мембранных везикул. Это может привести к образованию дефектов
структуры бислоев и к прямому контакту гидрофобных хвостов фосфолипидов с
водной фазой. Нестабильность таких участков способствует слиянию везикул
на этих участках. Центры нестабильности локализуются на границах твердых
доменов (мицелл) в жидком бислое. Слияние индуцируется либо за счет
взаимодействия липидных мицелл, либо за счет локальных изгибов бислоев,
либо за счет электрического пробоя бислоев.
Можно рассмотреть вариант нефизиологической секреции ¦ацетилхолина
нервно-мышечными синапсами, препараты кото-
89
рых инкубировали в среде, содержащей 90-110 мМ СаС12 (или MgCl2). В этом
