Abstract

Viene presentato un modello a mosaico fluido per l’organizzazione grossolana e la struttura delle proteine e dei lipidi delle membrane biologiche. Il modello è coerente con le restrizioni imposte dalla termodinamica. In questo modello, le proteine che sono parte integrante della membrana sono un insieme eterogeneo di molecole globulari, ciascuna disposta in una struttura anfipatica, cioè con i gruppi ionici e altamente polari che sporgono dalla membrana nella fase acquosa, e i gruppi non polari in gran parte sepolto all’interno idrofobo della membrana. Queste molecole globulari sono parzialmente incorporate in una matrice di fosfolipidi. La maggior parte del fosfolipide è organizzata come un doppio strato fluido e discontinuo, sebbene una piccola frazione del lipide possa interagire specificamente con le proteine di membrana. La struttura a mosaico fluido è quindi formalmente analoga a una soluzione orientata bidimensionale di proteine integrali (o lipoproteine) nel solvente a doppio strato fosfolipidico viscoso. Sono descritti recenti esperimenti con un’ampia varietà di tecniche e diversi sistemi di membrane, tutti coerenti con il modello a mosaico fluido e che aggiungono molti dettagli. Sembra quindi opportuno suggerire possibili meccanismi per varie funzioni di membrana e fenomeni mediati da membrana alla luce del modello. A titolo di esempio, vengono suggeriti meccanismi testabili sperimentalmente per i cambiamenti della superficie cellulare nella trasformazione maligna e per gli effetti cooperativi esibiti nelle interazioni delle membrane con alcuni ligandi specifici.

Nota aggiunta a dimostrazione: poiché questo articolo è stato scritto, noi hanno ottenuto prove al microscopio elettronico (69) che i siti di legame della concanavalina A sulle membrane dei fibroblasti di topo trasformati da virus SV40 (cellule 3T3) sono più raggruppati rispetto ai siti sulle membrane delle cellule normali, come previsto dall’ipotesi rappresentata in Fig. 7B. T-qui è apparso anche uno studio di Taylor et al. (70) che mostrano i notevoli effetti prodotti sui linfociti dall’aggiunta di anticorpi diretti alle loro molecole immunoglobuliniche di superficie. Gli anticorpi inducono una ridistribuzione e una pinocitosi di queste immunoglobuline di superficie, così che entro circa 30 minuti a 37 ° C le immunoglobuline di superficie vengono completamente eliminate dalla membrana. Questi effetti non si verificano, tuttavia, se gli anticorpi bivalenti vengono sostituiti dai loro frammenti Fab univalenti o se gli esperimenti sugli anticorpi vengono effettuati a 0 ° C invece che a 37 ° C. Questi e i risultati correlati indicano fortemente che gli anticorpi bivalenti producono un’aggregazione delle molecole immunoglobuliniche di superficie nel piano della membrana, che può avvenire solo se le molecole immunoglobuliniche sono libere di diffondersi nella membrana. Questa aggregazione sembra quindi innescare la pinocitosi dei componenti della membrana mediante un meccanismo sconosciuto. Tali trasformazioni di membrana possono essere di cruciale importanza nell’induzione di una risposta anticorpale a un antigene, così come iv altri processi di differenziazione cellulare.