Учёные раскрыли секрет гибкости клеточных мембран

Рана Ашкар. Автор фото: Люк Хейс для Virginia Tech.

Клеточные мембраны защищают живые клетки и регулируют их работу. Однако их изменчивое поведение долгое время оставалось загадкой для учёных.

Физик Рана Ашкар и её команда, изучая мембраны на наноуровне, обнаружили универсальные биофизические законы, которые объясняют их свойства. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications. Открытие имеет важное значение для медицины, доставки лекарств и создания искусственных клеток.

Адаптивные супергерои

Мембраны состоят в основном из липидов — жировых соединений, которые могут менять свой состав в ответ на внешние условия. Эта способность, называемая гомеостазом, позволяет клеткам быстро адаптироваться к изменениям диеты, давления или температуры.

Учёные давно пытались связать гомеостаз с физическим принципом: структура мембраны должна влиять на её свойства. Однако эксперименты с добавлением холестерина давали противоречивые результаты — в одних случаях мембраны становились жёстче, в других нет.

Всё дело в плотности упаковки

«Это создавало дилемму в научном сообществе», — пояснила Ашкар. Предполагалось, что разные типы липидов по-разному реагируют на холестерин, но её команда решила проверить гипотезу на наноуровне.

Используя нейтроны и рентгеновские лучи, исследователи выяснили: ключевой фактор — не тип липидов, а их плотность упаковки в мембране. Одни липиды сопротивляются сжатию, другие могут быть «упакованы как сардины». Именно плотность определяет гибкость мембраны, что критично для жизнеспособности клетки.

Дополнительные эксперименты с участием лабораторий Университета Аризоны и Стокгольмского университета подтвердили открытие.

«Мембраны могут быть сложными по составу, но главное — их плотность. Это мощный принцип, который используют клетки и который мы теперь можем применять для создания искусственных клеток», — отметила Ашкар.

Подробнее: Teshani Kumarage et al, Cholesterol modulates membrane elasticity via unified biophysical laws, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-62106-0

Источник: Virginia Tech