“Ze onderzoeken een gebied dat voor een groot deel nog niet is onderzocht”, zegt Sol Gruner, die onderzoek doet naar moleculaire biofysica aan de Cornell University; hij werd voor het onderzoek geraadpleegd, maar was geen co-auteur.
Plasmalogenlipiden worden ook aangetroffen in het menselijk brein, en hun rol in diepzeemembranen zou aspecten van celsignalering kunnen helpen verklaren. Meer direct onthult het onderzoek een nieuwe manier waarop het leven zich heeft aangepast aan de meest extreme omstandigheden van de diepe oceaan.
Krankzinnig in het membraan
De cellen van al het leven op aarde worden omringd door vetmoleculen die bekend staan als lipiden. Als je wat lipiden in een reageerbuisje doet en water toevoegt, komen ze automatisch rug aan rug te staan: de vettige, waterhatende staarten van de lipiden vermengen zich om een binnenste laag te vormen, en hun waterminnende hoofden schikken zich samen om de buitenste laag te vormen. delen van een dun membraan. “Het is net alsof olie en water zich scheiden in een schaal”, zei Winnikoff. “Het is universeel voor lipiden, en het zorgt ervoor dat ze werken.”
Voor een cel dient een buitenste lipidemembraan als een fysieke barrière die, net als de buitenmuur van een huis, voor structuur zorgt en de binnenkant van een cel binnenhoudt. Maar de barrière kan niet te stevig zijn: hij is bezaaid met eiwitten, die wat voedingsstoffen nodig hebben. bewegingsruimte om hun verschillende cellulaire taken uit te voeren, zoals het overbrengen van moleculen door het membraan. En soms knelt een celmembraan af, waardoor chemicaliën in het milieu vrijkomen en vervolgens weer samensmelt.
Wil een membraan gezond en functioneel zijn, dan moet het daarom tegelijkertijd stevig, vloeibaar en dynamisch zijn. “De membranen balanceren precies op de rand van stabiliteit”, zei Winnikoff. ‘Ook al heeft het een heel goed gedefinieerde structuur, alle individuele moleculen waaruit de vellen aan weerszijden bestaan, ze stromen voortdurend om elkaar heen. Het is eigenlijk een vloeibaar kristal.”
Een van de opkomende eigenschappen van deze structuur, zei hij, is dat het midden van het membraan zeer gevoelig is voor zowel temperatuur als druk – veel meer dan andere biologische moleculen zoals eiwitten, DNA of RNA. Als je bijvoorbeeld een lipidemembraan afkoelt, bewegen de moleculen langzamer, “en uiteindelijk zullen ze zich gewoon aan elkaar hechten”, zei Winnikoff, net als wanneer je olijfolie in de koelkast zet. “Biologisch gezien is dat over het algemeen een slechte zaak.” Metabolische processen stoppen; het membraan kan zelfs barsten en de inhoud ervan lekken.
Om dit te voorkomen hebben veel aan koude aangepaste dieren membranen die zijn samengesteld uit een mengsel van lipidemoleculen met enigszins verschillende structuren om het vloeibare kristal te laten stromen, zelfs bij lage temperaturen. Omdat hoge druk ook de stroming van een membraan vertraagt, gingen veel biologen ervan uit dat diepzeemembranen op dezelfde manier waren gebouwd.
