The Fluid-Mosaic Model of Membrane Structure: fortsatt relevant for å forstå strukturen, funksjonen og dynamikk av biologiske membraner etter mer enn 40 år

I 1972 ble den fluid-mosaiske membranmodellen av membranstruktur foreslått basert på termodynamiske prinsipper for organisering av membranlipider og proteiner og tilgjengelig bevis på asymmetri og lateral mobilitet i membranmatrise. Etter over 40 år er denne grunnleggende modellen av cellemembranen fortsatt relevant for å beskrive de grunnleggende nanostrukturene til en rekke intracellulære og cellulære membraner av plante- og dyreceller og lavere livsformer. I de mellomliggende årene har imidlertid ny informasjon dokumentert viktigheten og rollene til spesialiserte membrandomener, slik som lipidflåter og protein / glykoproteinkomplekser, i beskrivelsen av makrostruktur, dynamikk og funksjoner til cellulære membraner, samt rollene til membranassosiert cytoskeletale gjerder og ekstracellulære matriksstrukturer for å begrense lateral diffusjon og bevegelsesområdet til membrankomponenter. Disse nyere dataene bygger på grunnlaget for den opprinnelige modellen og legger til nye lag med kompleksitet og hierarki, men konseptene som er beskrevet i den opprinnelige modellen, gjelder fremdeles i dag. I oppdaterte versjoner av modellen har det blitt lagt mer vekt på den mosaiske naturen til makrostrukturen til cellulære membraner der mange protein- og lipidkomponenter er begrenset i deres rotasjons- og laterale motiliteter i membranplanet, spesielt i deres naturlige tilstander hvor lipid-lipid, protein-protein og lipid-protein interaksjoner så vel som celle-matrise, celle-celle og intracellulær membranassosiert protein og cytoskeletale interaksjoner er viktige for å begrense sidemotiliteten og bevegelsesområdet til bestemte membrankomponenter. Dannelsen av spesialiserte membrandomener og tilstedeværelsen av tettpakket integrerte membranproteinkomplekser på grunn av membranassosierte gjerder, gjerdestolper og andre strukturer blir ansett som svært viktige for å beskrive membrandynamikk og arkitektur. Disse strukturene sammen med membranassosiert cytoskelett og ekstracellulære strukturer opprettholder den langdistanse, ikke-tilfeldige mosaikkmakroorganisasjonen av membraner, mens mindre membran-nano- og submikro-store domener, som lipidflåter og proteinkomplekser, er viktige for å opprettholde spesialiserte membranstrukturer som er i kooperativ dynamisk strømning i et overfylt membranplan. Denne artikkelen er en del av en spesiell utgave med tittelen: Membranstruktur og funksjon: Relevans i cellens fysiologi, patologi og terapi.