ЛИПИДНЫЕ ПОРЫ: СТАБИЛЬНОСТЬ И ПРОНИЦАЕМОCТЬ МЕМБРАН

Антонов В. Ф., Аносов А. А., Богатырева Н. Э., Вассерман А. Н., Корепанова Е. А., Морозова Е. Р.
Московская медицинская академия им. И.М. Сеченова, 119881 Москва
Бимолекулярный слой фосфолипидов составляет основу любой клеточной мембраны. Фосфолипиды относятся к жидким кристаллам смектического типа. Как в любом реальном кристалле в пленке содержится определенное количество точечных дефектов, эволюционирующих со временем в гидрофильные поры. Электрическими методами проведено систематическое исследование одиночных трансмембранных пор, возникающих в плоских фосфолипидных мембранах при фазовых переходах жидкокристаллическое состояние - гель, жидкокристаллическое состояние - гексагональная фаза II. Впервые обнаружены долгоживущие липидные поры со временем жизни порядка 1 с, появление которых в области фазового перехода подчиняется экспоненциальному распределению. Трансмембранные поры указанного типа обнаружены в БЛМ, сформированных из 11 видов специально синтезированных фосфолипидов, включающих помимо известных цвиттерионных фосфолипидов впервые используемые фосфатидные кислоты и катионные фосфолипиды. В предположении существенного изменения упругой энергии липидного бислоя при фазовом переходе предложена физическая модель формирования поры. Кривая зависимости энергии поры от радиуса выявляет локальный минимум, свидетельствующий об устойчивости поросодержащих БЛМ. Размер критической поры при этом достигает в радиусе 1,2 - 1,8 нм. Характерной чертой липидных пор, принципиально отличающей их от известных белковых и пептидных пор, является способность к самозалечиванию. Полученные данные о средних временах жизни липидных пор хорошо согласуются с вакансионно-диффузионной моделью, предложенной Бронштейном и Исеровичем (1982). Основной вывод состоит в том, что стабильность липидного бислоя и клеточной мембраны в целом определяется липидными порами. Судьба мембраны зависит вероятностным образом от того, будет ли липидная пора превышать некоторый критический радиус или нет. В первом случае мембрана порвется, во втором случае ее структура сохранится. При залечивании пор их радиусы пробегают все значения вплоть до минимальных. На последних этапах затекания липидные поры могут превращаться в водные поры, доступные только для молекул и ионов воды.