细胞膜结构与传统理论并不相同

Lawrence Livermore国家实验室、Illinois大学和NIH的研究人员通过对细胞膜直接成像的新技术，揭示了小分子在细胞膜中的分布，改变了人们对细胞膜内鞘脂组织形式的老看法。文章发表在一月二十八日的美国国家*院刊PNAS杂志上，为人们提供了研究细胞结构和功能的新工具。

细胞包裹在细胞膜中，这种半透膜是细胞的重要屏障。细胞膜主要由脂质组成，靶标这种小分子时很容易使它受到干扰。“脂质具有多种功能，它既是膜结构也是信号分子，调节着细胞内的其他功能，” Kraft说。“因此了解细胞膜内脂质的组织形式很重要。”

此前的细胞膜研究显示，细胞膜中的脂质以不同的方式组成多个结构域。但由于难以进行直接观察，人们对脂质的组织形式及其对细胞功能的影响知之甚少。而这项研究中，研究团队开发了*的直接成像方法，使他们能够直接观察小鼠细胞膜并在其中定位脂质（鞘脂sphingolipid）。研究人员先向细胞中掺入标记有稳定同位素的脂质，再用高分辨率成像质谱分析（high-resolution imaging mass spectrometry）观察同位素的分布。

人们此前认为，鞘脂分子与胆固醇相连一同形成直径约200纳米的小结构域。但直接成像技术显示，鞘脂的确会形成结构域，只不过形成方式与人们的预期并不相同。研究显示，实际上鞘脂组成的结构要大得多，那些200纳米结构域聚集在一起在膜中形成了微米尺寸的鞘脂斑。

此外，研究人员发现胆固醇含量低的细胞中，鞘脂仍然会形成结构域。但破坏细胞骨架会使鞘脂斑解离。“我们发现胆固醇虽然对这些结构有一定的影响，但细胞骨架的影响更大，细胞骨架是位于细胞膜下的蛋白网络，” Kraft说。“数据显示，这些结构域的形成机制比我们预想的要复杂得多。”

需要注意的是，一直被认为指示鞘脂聚集位置的标志性蛋白，其实与鞘脂结构域并不*相关。这意味着靶标这一蛋白所收集到的数据，并不能准确反映鞘脂的分布。“我们的数据显示，如果想要知道鞘脂的分布，就要直接检测脂质而不要根据其他分子来推测，” Kraft说，“这项研究提供了直接观察它们的方法。”

下一步，研究人员计划将直接成像方法与其他传统方法（如荧光）相结合，来进一步确定细胞膜中不同分子的组织形式、相互作用及其对细胞功能的影响。他们预计从胆固醇开始，“胆固醇丰度很重要，改变了它将会大大影响细胞功能，” Kraft说。