Vígh László

A membrán-tutajoktól a lipidterápiáig: mindennapi stresszeink és betegségeink új megközelítésben

III. Eljutottunk végre a membránokhoz

Ha a membránlipidekről eddig hallott sok-sok hasznos információt csokorba kötjük, máris készen állunk ara, hogy alaposan kritizáljuk a Singer és Nicolson által 1972-ben javasolt és róluk elnevezett ún. fluid-mozaik membránmodellt (animáció).

Animáció: Íme a membrán

Szögezzük le, hogy a modell bevezetése hallatlan nagy előrelépést jelentett a maga idejében, hiszen elsőként mutatott rá arra, hogy a lipid-kettősréteg nem folyamatos: különböző mélységig fehérjék ágyazódnak bele. A kitalálók azt is hangsúlyozták, hogy a membránba merülő fehérjék egymással és a körülöttük levő lipidmolekulákkal dinamikus kapcsolatban állnak, a membrán fősíkjában elmozdulhatnak, egymással asszociátumokat képezhetnek. Nyugodtan állíthatom, a maga idejében mindez forradalmian újnak és izgalmasnak tűnt. Köszönet azonban a nagyon hatékony membránvizsgáló biofizikai, biokémiai módszerek, illetve lipidanalitikai eljárások térhódításának, egyáltalán a tudományok membránok iránti csillapíthatatlan érdeklődésének, az idő közben mégis eljárt a modell felett.

Időközben fény derült arra, hogy a sejtmembránok nagy számú és egyedi lipidkombinációja valójában nélkülözhetetlen számos életfunkció optimális működtetéséhez. Körülbelül egy évtizede tart az a paradigmaváltás a membránkutatásban, amely immár a hangsúlyt a membránlipidek eme funkcionális "szakosodására" fekteti. Lényege az, hogy a membránok lipidtengerében speciális összetételű és ezáltal speciális tulajdonságokkal felruházott "lipid-tutajok", angolul "raftok" különíthetőek el (animáció).

Animáció: Membrán-tutajok

A tutajok létére elsőként egy roppant egyszerű kísérlet hívta fel a figyelmet: a membránoknak ezek a részterületei a molekulák egymás közti kölcsönhatásának ereje következtében bizonyos nem ionos detergensekkel szemben ellenállóak. Nagyon érdekes módon a raftok az átlagosnál kisebb fluiditású, "rendezett-folyékony" struktúrák. Kimutathatóak különböző, nagy felbontású mikroszkópiás technikákkal akár élő sejtekben is. Fő lipidalkotó elemeik az átlaglipideknél valamivel hosszabb szfingolipidek és a koleszterin: figyelemreméltó, hogy ez utóbbi képes a szfingolipidek hosszúságával kb. azonosra "nyújtani" a hozzá társuló lipidpartnereket. A környezetétől tehát például vastagsága alapján szemlátomást is különböző, fent bemutatott membrán-tutajok vallatása mára a membránkutatások fókuszába került. Tudjuk például, hogy bizonyos membránfehérjéket a tutajok a szintézis helyéről (ER, Golgi) a plazmamembránig kísérnek: talán mindvégig biztosítva így az adott fehérje specifikus lipidigényeit? A membrán-tutajok szerepe mára megkérdőjelezhetetlen a sejtfelszínen található legkülönbözőbb receptorfehérjék, különböző jelátvivő és -átalakító fehérjék "toborzásában", azok alkalmi össze- és szétkapcsolásában. A tutajok szerveződésével és főleg funkcióival kapcsolatos elképzelések kiállták "a puding próbáját". Ha bizonyos sejtek bizonyos tutajainak koleszterinkészletét kísérletesen egy kritikus szint alá vitték, vagyis szerveződését megzavarták, akkor a "tutajhoz kapcsolt" folyamatok részben vagy egészben gátlódtak.

Ahogy az a tudományban lenni szokott, közben kiderült, hogy a membránokban a különutas "tutajos" szerveződések mintájára léteznek más, individuálisan szerveződő membránrészterületek (mikrodomének) is. Csupán említsük meg példaként a számos sejt plazmamembránján elektronmikroszkópiával jól látható bemélyedéseket, a kosárszerű fehérjékkel bevont "burkolt csapdákat" vagy társaikat, a kaveolin nevű koleszterinkötő fehérjéket tartalmazó kaveolákat. Egy további ilyen mikrodomén a sejtmembránoknak a sejtek szaporodását szabályozó szerepével kapcsolatos. Régóta tudott, hogy sejtjeink milyen intelligensek egymást felismerő képességük tekintetében. Klasszikus kísérlet volt, amikor a sárga és narancs színű szivacsállatkákat egysejtesre emésztették, majd összekeverték. A tökéletes zűrzavar ellenére a sárgák megkeresték a sárga, a narancsszínűek pedig narancsszínű testvéreiket és nemsokára ismét született egy sárga és egy narancsszínű szivacs. Régóta gondoljuk, hogy a magasabb rendű sejtek felismerő képességében a sejtmembrán és azon belül annak glikoproteinjei játszhatnak fontos szerepet. Ők felelősek azért, hogy például a sebgyógyulás során (akárcsak a tenyésztőedényekben a sejtkultúrák esetén) az egymással érintkező sejtek szaporodása megálljon. Rákos sejtek esetében ez a kontaktgátlás nem érvényesül. Nos pár éve kiderült, hogy a dolog összetettebb, és nem csupán glikoproteinek, de eddig soha le nem írt és jellegzetes glikolipid-mintázatukról felismerhető "membrán-tutajok" is ludasak ebben a dologban. Nem kizárt, hogy egyes glikolipidek (például egy bizonyos GM3 nevű) kóros elváltozásai és a csatlakozó membránátrendeződések eredményeként veszítik el a rákos sejtek egymás szaporodását gátló képességüket, illetve ennek köszönhető megnövekedett mozgékonyságuk, invazív képességük.

Összefoglalva, egy új membránmodell és szemléletmód uralkodóvá válásának vagyunk a tanúi. Biztosan állítható, hogy a 21. századi technológiák fejlődésével a jövőben számos nagyon specifikus lipid-, és fehérje-összetételű membránalépítményt fedez majd fel a világ. Ezeknek a vizsgálata, működésük megértése pedig egyaránt áttörést hozhat az alap- és alkalmazott kutatásokban, talán legfőképpen az orvostudományban és gyógyszeriparban.