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美國斯克里普斯研究所科學家首次開發(fā)出一種可直接測量真實細胞膜厚度的新方法，揭示了細胞膜在不同結構和狀態(tài)下的細微變化。相關論文發(fā)表于最新一期《細胞生物學雜志》，有望為細胞生物學研究和新藥研發(fā)開辟全新路徑。

細胞膜是生命活動的基礎結構，不僅包裹整個細胞，也界定著線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細胞器的邊界。它由脂質(zhì)雙分子層與嵌入其中的蛋白質(zhì)構成，厚度通常在幾納米級別。即便是微小的厚度變化，也可能顯著影響蛋白質(zhì)定位、物質(zhì)運輸及細胞器功能。

長期以來，細胞膜的厚度被視為生物學研究中的“黑箱”。盡管科學家早已知曉其厚度并非均一，但要在真實的活體細胞環(huán)境中直接測量，技術上始終難以實現(xiàn)。過去的研究大多依賴人工構建的脂質(zhì)膜模型，如試管中的模擬膜系統(tǒng)。但這些簡化體系剔除了細胞中復雜的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡和動態(tài)環(huán)境，難以反映真實生理狀態(tài)。

此次，研究團隊基于此前開發(fā)的“表面形態(tài)計量學”計算方法，結合高分辨率成像技術與先進的圖像分析算法，對完整細胞內(nèi)膜結構進行了原位直接測量。該方法能夠在接近自然生理條件下觀察細胞膜的三維結構，捕捉其在不同細胞器、不同區(qū)域乃至不同曲率下的厚度差異，從而提供前所未有的精細視圖。

團隊將這一方法應用于動物細胞和酵母細胞，發(fā)現(xiàn)了多項令人驚訝的結果。例如，在線粒體中，外膜普遍比內(nèi)膜更薄，這一差異可能與其脂質(zhì)組成和功能分工密切相關。而在哺乳動物細胞的線粒體內(nèi)膜中，被稱為“嵴”的褶皺區(qū)域，其膜厚度明顯高于平坦部分，暗示這些高曲率區(qū)域可能存在特定蛋白富集或特殊的生物物理調(diào)控機制。

團隊表示，細胞膜并非孤立存在的靜態(tài)屏障，而是與周圍蛋白和細胞骨架緊密互動的動態(tài)系統(tǒng)。通過在完整細胞中測量膜厚度，可以深入理解細胞各個組成部分是如何協(xié)同運作的。（記者劉霞）