突變細菌顯示膜蛋白的變化如何影響細胞功能

磷脂是水不溶性“結構單元”，其限定細胞周圍的膜屏障并提供膜蛋白所在的結構支架和環境。在2月17日至21日在加利福尼亞州舊金山舉行的第62屆生物物理學會年會上，來自德克薩斯大學休斯頓麥戈文醫學院的William Dowhan將展示他的小組的工作，探討膜蛋白磷脂環境如何決定其結構和功能。

磷脂環境中有兩種類型的膜蛋白。“親水性(親水性)暴露在膜表面，它們與膜周圍的水環境穩定地相互作用，疏水性(防水)暴露于膜內部，”Dowhan說。

由于細胞膜內側和外側的親水性和疏水性蛋白質的這種平衡，條件保持穩定。“例如，膜一側的親水性(蛋白質)不應該通過膜的疏水核心翻轉到另一側，”Dowhan說。

這讓Dowhan想知道為什么“細胞會維持成千上萬種獨特的磷脂物種”。為了找到答案，他的研究小組構建了細菌大腸桿菌和酵母釀酒酵母的突變體，其中可以改變這些“構件”的組成。“隨著我們改變膜磷脂組成，我們對細胞功能產生了不利影響。”道漢說。

這些都是重要的發現，因為“膜蛋白最初是在內質網(細胞內)中制造的，然后轉運到其他功能的膜上，”Dowhan說。“因此，在運輸過程中磷脂環境的變化......在膜內，可以改變蛋白質的結構和功能。與磷脂組成相關的膜蛋白功能的動態變化的重要性是控制細胞過程的一種未被認識的方式。”

細胞如何調節各種過程對于維持細胞活力至關重要，并且它是每種細胞類型的獨特特性。“為了充分了解生命，我們不僅要確定細胞內的每個化學反應，還要確定每個化學反應如何相互調節和整合，”Dowhan說。