Fluid-mozaikový model struktury membrány: stále relevantní pro pochopení struktury, funkce a dynamika biologických membrán po více než 40 letech

V roce 1972 byl navržen model membránové struktury s fluidní mozaikou založený na termodynamických principech organizace membránových lipidů a proteinů a dostupných důkazech asymetrie a laterální mobility v membránová matice. Po více než 40 letech zůstává tento základní model buněčné membrány relevantní pro popis základních nanostruktur různých intracelulárních a buněčných membrán rostlinných a živočišných buněk a nižších forem života. V uplynulých letech však nové informace dokumentovaly význam a role specializovaných membránových domén, jako jsou lipidové rafty a komplexy protein / glykoprotein, při popisu makrostruktury, dynamiky a funkcí buněčných membrán i rolí membránově asociovaných cytoskeletální ploty a struktury extracelulární matrice při omezování laterální difúze a rozsahu pohybu membránových složek. Tato novější data staví na základech původního modelu a přidávají nové vrstvy složitosti a hierarchie, ale koncepty popsané v původním modelu jsou stále použitelné i dnes. V aktualizovaných verzích modelu byl kladen větší důraz na mozaikovou povahu makrostruktury buněčných membrán, kde je mnoho proteinových a lipidových složek omezeno ve své rotační a laterální pohyblivosti v rovině membrány, zejména v jejich přirozených stavech, kdy lipid-lipid, Interakce protein-protein a lipid-protein, jakož i interakce protein-buněčná a buněčná a intracelulární membrána asociovaná s membránou a cytoskeletální interakce jsou důležité pro omezení laterální pohyblivosti a rozsahu pohybu jednotlivých membránových složek. Tvorba specializovaných membránových domén a přítomnost těsně zabalených komplexů integrálních membránových proteinů v důsledku membránových plotů, plotových tyčí a dalších struktur jsou považovány za velmi důležité při popisu dynamiky membrány a architektury. Tyto struktury spolu s cytoskeletálními a extracelulárními strukturami spojenými s membránami udržují dlouhodobou, nenáhodnou mozaikovou makroorganizaci membrán, zatímco menší membránové nano- a submikroskopické domény, jako jsou lipidové rafty a proteinové komplexy, jsou důležité při udržování specializované membránové struktury, které jsou v kooperativním dynamickém toku v přeplněné membránové rovině. Tento článek je součástí zvláštního čísla s názvem: Struktura a funkce membrány: význam ve fyziologii, patologii a terapii buňky.