Живые существа делятся на три домена: эукариоты (к ним относимся и мы), бактерии и археи. Археи знамениты своей способностью выживать в экстремальных условиях, таких как горячие источники или соленые озера. В отличие от бактерий и эукариотов, у архей мембраны — оболочки, защищающие микроорганизмы от внешней среды, — исключительно прочные и практически не пропускают внутрь клеток воду и ионы. Кроме того, они остаются в состоянии жидкого кристалла, что необходимо для жизни клетки, при температурах от 0 до 100 градусов по Цельсию.
Мембраны архей отличаются от мембран представителей других доменов по составу и структуре. У бактерий и эукариот мембрану образует двойной слой липидов (класс веществ, в который входят жиры и подобные им вещества), в большинстве случаев — сложных фосфолипидов. У молекул, составляющих мембрану, есть гидрофильная часть, обращенная внутрь клетки («головка»), и гидрофобная часть, обращенная наружу («хвост»). У архей гидрофобная часть состоит из разветвленных изопреноидных цепей, которые соединяются между собой так, что образуют одинарный слой вместо двойного.
«Хвосты» у архей «ветвятся». Это происходит за счет того, что у них есть боковые метильные (—CH3) группы через каждые четыре основных углеродных атома. Ученые смоделировали «хвосты» с разным количеством метильных групп, из которых на компьютере собирали виртуальные фрагменты мембраны. Они обнаружили, что без этих «ответвлений» мембрана получалась слишком жесткой, а если метильных групп было восемь, модель становилась похожа на естественную мембрану.
«Полученный результат однозначно говорит, что уникальными свойствами архейные мембраны обязаны выбору химической формулы «гидрофобного хвоста»: ветвящаяся изопреновая структура позволяет мембране быть одновременно жидкой и очень плотно упакованной, прочной. «Прямые» жирнокислотные цепи в липидах бактерий и эукариот неизбежно приводят к фазовому переходу с одной стороны и к температурной потере стабильности — с другой. Возможно, именно этот «выбор липидов» определил эволюционную судьбу архей на Земле», — говорится в пресс-релизе ИБХ РАН.
Эти свойства мембран архей могут быть использованы бионанотехнологами, например, для создания липосом (пузырьков из фосфолипидов) со свойствами, благодаря которым их можно будет использовать для целенаправленной доставки лекарств в организме, отмечается там же.
Мембраны архей отличаются от мембран представителей других доменов по составу и структуре. У бактерий и эукариот мембрану образует двойной слой липидов (класс веществ, в который входят жиры и подобные им вещества), в большинстве случаев — сложных фосфолипидов. У молекул, составляющих мембрану, есть гидрофильная часть, обращенная внутрь клетки («головка»), и гидрофобная часть, обращенная наружу («хвост»). У архей гидрофобная часть состоит из разветвленных изопреноидных цепей, которые соединяются между собой так, что образуют одинарный слой вместо двойного.
«Хвосты» у архей «ветвятся». Это происходит за счет того, что у них есть боковые метильные (—CH3) группы через каждые четыре основных углеродных атома. Ученые смоделировали «хвосты» с разным количеством метильных групп, из которых на компьютере собирали виртуальные фрагменты мембраны. Они обнаружили, что без этих «ответвлений» мембрана получалась слишком жесткой, а если метильных групп было восемь, модель становилась похожа на естественную мембрану.
«Полученный результат однозначно говорит, что уникальными свойствами архейные мембраны обязаны выбору химической формулы «гидрофобного хвоста»: ветвящаяся изопреновая структура позволяет мембране быть одновременно жидкой и очень плотно упакованной, прочной. «Прямые» жирнокислотные цепи в липидах бактерий и эукариот неизбежно приводят к фазовому переходу с одной стороны и к температурной потере стабильности — с другой. Возможно, именно этот «выбор липидов» определил эволюционную судьбу архей на Земле», — говорится в пресс-релизе ИБХ РАН.
Эти свойства мембран архей могут быть использованы бионанотехнологами, например, для создания липосом (пузырьков из фосфолипидов) со свойствами, благодаря которым их можно будет использовать для целенаправленной доставки лекарств в организме, отмечается там же.