Das Fluid-Mosaik-Modell der Membranstruktur: nach wie vor relevant für das Verständnis von Struktur, Funktion und Dynamik biologischer Membranen nach mehr als 40 Jahren

1972 wurde das Fluid-Mosaic-Membranmodell der Membranstruktur vorgeschlagen, das auf thermodynamischen Prinzipien der Organisation von Membranlipiden und -proteinen und verfügbaren Hinweisen auf Asymmetrie und laterale Mobilität innerhalb der Membran basiert Membranmatrix. Nach über 40 Jahren bleibt dieses Grundmodell der Zellmembran relevant für die Beschreibung der grundlegenden Nanostrukturen einer Vielzahl von intrazellulären und zellulären Membranen pflanzlicher und tierischer Zellen sowie niedrigerer Lebensformen. In den vergangenen Jahren haben neue Informationen jedoch die Bedeutung und Rolle spezialisierter Membrandomänen wie Lipidflöße und Protein / Glykoprotein-Komplexe bei der Beschreibung der Makrostruktur, Dynamik und Funktionen von Zellmembranen sowie der Rolle membranassoziierter dokumentiert Zytoskelettzäune und extrazelluläre Matrixstrukturen zur Begrenzung der lateralen Diffusion und des Bewegungsbereichs von Membrankomponenten. Diese neueren Daten bauen auf der Grundlage des ursprünglichen Modells auf und fügen neue Ebenen der Komplexität und Hierarchie hinzu. Die im ursprünglichen Modell beschriebenen Konzepte sind jedoch noch heute anwendbar. In aktualisierten Versionen des Modells wurde mehr Wert auf die Mosaiknatur der Makrostruktur von Zellmembranen gelegt, bei der viele Protein- und Lipidkomponenten in ihrer Rotations- und Seitenbeweglichkeit in der Membranebene begrenzt sind, insbesondere in ihren natürlichen Zuständen, in denen Lipid-Lipid, Protein-Protein- und Lipid-Protein-Wechselwirkungen sowie Zell-Matrix-, Zell-Zell- und intrazelluläre Membran-assoziierte Protein- und Zytoskelett-Wechselwirkungen sind wichtig, um die laterale Motilität und den Bewegungsbereich bestimmter Membrankomponenten einzuschränken. Die Bildung spezialisierter Membrandomänen und das Vorhandensein dicht gepackter integraler Membranproteinkomplexe aufgrund membranassoziierter Zäune, Zaunpfosten und anderer Strukturen werden als sehr wichtig für die Beschreibung der Membrandynamik und -architektur angesehen. Diese Strukturen halten zusammen mit membranassoziierten zytoskelettalen und extrazellulären Strukturen die weitreichende, nicht zufällige Mosaik-Makroorganisation von Membranen aufrecht, während kleinere Domänen in Membran-Nano- und Submikrogröße wie Lipidflöße und Proteinkomplexe für die Aufrechterhaltung wichtig sind spezialisierte Membranstrukturen, die sich in einer überfüllten Membranebene im kooperativen dynamischen Fluss befinden. Dieser Artikel ist Teil eines Sonderhefts mit dem Titel: Membranstruktur und -funktion: Relevanz für die Physiologie, Pathologie und Therapie der Zelle.