清晰显示质膜结构的超级设备（下）

生物通报道：斯坦福大学教授Boxer同来自斯坦福大学、加州大学戴维斯分校和美国劳伦斯利物莫国家实验室的同事，研制出一种设备，能够对细胞膜进行100纳米级分辨率（此级别的分辨率是前所未有的，比分子尺寸大，比细胞尺寸小）成像。研究结果发表于29日《Science》。

　　

生物通报道：接上篇Science：3百万美元超级设备清晰显示细胞膜组分

二、质膜的世界有时是二维的
Boxer 说：“所有的胞吞、胞吐等与质膜动力重组有关的过程都要求质膜有一定的柔韧性。假如质膜没有柔韧性的话，真的是很难想象的一件事情。”

细胞膜和细胞器膜是由磷脂构成的双层膜，磷脂疏水性的头部朝外，亲水性的尾部朝内。在双层磷脂中镶嵌有发挥受体功能和离子通道功能的蛋白，一些横跨整个质膜将胞外信号传递到胞内，另一些通过油脂样实体（ lipid-like entities）或者单一的跨膜螺旋锚定在双层膜上。整个质膜是流动性的，组成成分可以在横向上任意角度运动，如同泳池中的游泳者。NanoSIMS 50能够对这些“游泳者”进行精确定位，并计数。

Boxer 说研究人员想知道的是在质膜中各种组成成分是怎样相互联系，进而组成一个有生物学功能的有机结构的。Boxer等利用一种模型系统用来解释横向联系方式。首先将或长或短的油脂（lipid）熔化，然后将熔化状态的长链油脂和短链油脂混合物倾倒在一个平面上，冷却后得到人工膜。用红色代表长链油脂，其熔点比短链油脂的熔点高，绿色代表短油脂（此模型系统是由Longo发明的，早期用于其它目的的研究。）长链油脂和短链油脂分别相互聚集，彼此分开。

Boxer 说：“假如你想看清油脂、油脂的组合物的话，就需要寻找比染料更高明的标记方法。”这种方法就是同位素。经常作为生物标记的染料会使其所附着的分子的结构和功能改变，并且不能用于分析膜组成。同位素不会改变其所附着的分子的结构，也不会改变分子的功能，于是Kraft用同位素分别标记长链油脂和短链油脂。

NanoSIMS 50可以区分不同同位素标记的质量差异很小的分子碎片。此设备中共安装了五种探测器，因此可以同时检测五种不同同位素标记的不同分子。将来自每种同位素信号的图像相互叠加，合成为一张图像，能够提供组成细胞膜的每种成分的质量的信息。    

         
Boxer将分析膜中单个分子的形成形象地比喻为分析空间中坐在椅子上的人。研究人员不仅要看到椅子，而且要知道是什么类型的椅子以及旁边椅子的使用情况：是否有人就座，是谁就座了？Boxer认为目前研究所缺乏的就是能够提供这样的高灵敏度、高分析信息能力和分辨率信息的工具。

目前，Boxer及其同事模拟细胞膜设计出一种球形油脂小泡。将油脂小泡平铺在硅板上，并用铬合金格子在平坦的油脂膜表面“分田割地”，即可以跟踪油脂的流动情况，计算每个区域中的油脂类型数量。

“我们的目的是研究膜中已知的几种成分的横向联系方式，” Boxer说“现在还没有一个好的方法，有点像区分细胞各个部分的不同之处，至于细胞膜中用于分离成分、划分成分的作用力还是未知的。”

脂质筏（lipid rafts）
如同用一条绳子捆绑原木，能形成筏一样,脂质筏上的各种蛋白联系在一起也能发挥特定的生物学功能.。Boxer认为，尽管目前证据有限，但是脂质筏确实参与压力感受过程、抗体反应、抗菌和抗毒作用以及细胞间的黏附作用。

Boxer 说许多蛋白在其生命周期中，三维生长和二维生长方式交替出现。在二维平面中比在三维平面中相互撞击的几率大的多。有了脂质筏，相互联系的蛋白容易聚集在一起，发挥特定的功能。