The Fluid-Mosaic Model of Membrane Structure: stadig relevant for forståelse af struktur, funktion og dynamik af biologiske membraner efter mere end 40 år

I 1972 blev den væskemosaiske membranmodel af membranstruktur foreslået baseret på termodynamiske principper for organisering af membranlipider og proteiner og tilgængelig dokumentation for asymmetri og lateral mobilitet inden for membranmatrix. Efter over 40 år er denne grundlæggende model af cellemembranen stadig relevant for at beskrive de grundlæggende nanostrukturer i en række forskellige intracellulære og cellulære membraner af plante- og dyreceller og lavere livsformer. I de mellemliggende år har nye oplysninger dog dokumenteret vigtigheden og rollerne for specialiserede membrandomæner, såsom lipidflåder og protein / glykoproteinkomplekser, i beskrivelsen af makrostruktur, dynamik og funktioner i cellulære membraner såvel som rollerne for membranassocieret cytoskeletale hegn og ekstracellulære matrixstrukturer ved begrænsning af lateral diffusion og bevægelsesområde for membrankomponenter. Disse nyere data bygger på fundamentet for den oprindelige model og tilføjer nye lag af kompleksitet og hierarki, men de begreber, der er beskrevet i den oprindelige model, er stadig gældende i dag. I opdaterede versioner af modellen er der lagt mere vægt på den mosaikmæssige karakter af makrostrukturen af cellulære membraner, hvor mange protein- og lipidkomponenter er begrænsede i deres rotations- og laterale bevægelighed i membranplanet, især i deres naturlige tilstande, hvor lipid-lipid, protein-protein og lipid-protein interaktioner såvel som celle-matrix, celle-celle og intracellulær membran-associeret protein og cytoskeletale interaktioner er vigtige for at begrænse den laterale motilitet og bevægelsesområdet for bestemte membrankomponenter. Dannelsen af specialiserede membrandomæner og tilstedeværelsen af tæt pakket integrerede membranproteinkomplekser på grund af membranassocierede hegn, hegnpæle og andre strukturer betragtes som meget vigtige i beskrivelsen af membrandynamik og arkitektur. Disse strukturer sammen med membranassocieret cytoskeletale og ekstracellulære strukturer opretholder langtrækkende, ikke-tilfældig mosaikmakroorganisation af membraner, mens mindre membran-nano- og submikro-store domæner, såsom lipidflåder og proteinkomplekser, er vigtige for at opretholde specialiserede membranstrukturer, der er i kooperativ dynamisk flux i et overfyldt membranplan. Denne artikel er en del af et særligt nummer med titlen: Membranstruktur og funktion: Relevans i cellens fysiologi, patologi og terapi.