摘要： 细胞膜是否也含有与脂质体(liposome)相似的脂类结构域(domain)，是许多实验室一直感兴趣的话题。以脂双层为特点的生物膜结构，很像一片“沼泽地”，某些部位的组成较结实，而其他区域则显示一定的流动性。近年来在细胞膜上有一种以鞘脂(sphingolipids)和胆固醇(Ch)为基础的微结构域(microdomain)引起人们注意，鞘脂含有很长的多呈饱和的脂酰基链，这些链的排列高度有序，在其紧密填充之间又有大量Ch存在，形成了质地较致密的富集Ch的小斑块结构，而其周围膜介质的流动性较强，因此该结构域处于经常浮动状态，类似江中拖运的木筏，称为筏脂组合，简称为筏(rafts)。又由于真核生物的细胞膜常含有筏式微结构域，故命名为膜筏(membrane rafts)。构成膜筏的脂质，包括鞘脂(鞘糖脂和鞘磷脂)与Ch，统称为筏脂(raft lipids)。一、膜筏的化学组成[1]在真核生物的质膜结构中，存有两种不同的微结构域，两者常并存不悖：(1)富集胆固醇与饱和脂类(如鞘脂)而不溶于去利通(triton)X-100的微结构域，即膜筏。鞘脂含有紧密填充的长链饱和脂酸，致使其熔解温度(Tm)升高。鞘脂分子与它们之间交错排列的Ch组合成一个移动平台，从而带来更多的侧向运动。这一时相称为液序相(liquid-ordered phase；Lo)。膜筏的大小和范围决定于筏脂的浓度。(2)富集不饱和磷脂而溶于去利通X-100的微结构域。其不饱和脂酸链的排列呈松散填充的无序状态。因此测得的Tm值较鞘脂为低，并常以流动液晶相(fluid liquid crystalline phase)存在，简称为Lα(或Lc，Ld 相)。影响膜筏稳定的因素有三：1.膜的胆固醇含量，可对膜筏发挥强烈的稳定作用。胆固醇对于相行为(phase behavior)具有重要影响，如往纯磷脂双层添加胆固醇，凝胶与Lα相之间正常明显的温度转换将会消失，使膜呈现居于两相中间的性质。为了解胆固醇如何促进膜筏结构域的形成，Xu与London[2]比较了各种固醇衍生物对饱和脂类——二软脂酰磷脂酰胆硷(DPPC)混合物以及其不饱和脂类的荧光猝灭类似物(quenching analogue)所产生的效应。猝灭强度测定证明，胆固醇、二氢胆固醇、表胆固醇与25-羟胆固醇能促进富含DPPC结构域的形成；而粪固醇、雄烯醇(androstenol)、胆固醇硫酸酯与4-胆甾烯酮(4-cholestenone)则可强烈抑制其形成。促进结构域形成的固醇会提高DPPC的不溶性，而抑制结构域形成的固醇则降低DPPC的不溶性。促进饱和脂类紧填的固醇将促进结构域的形成；而抑制饱和脂类紧填的固醇则会抑制结构域的形成。2.脂酸的头基(head group)与脂酰基链结构直接影响膜筏的形成，这是因为头基是脂类填充的重要调谐剂(modulator)。例如，带有小头基的磷脂酰乙醇胺(PE)，其Tm值远较磷脂酰胆硷(PC)为高。因此，富含PE而鞘脂贫乏的生物膜双层内侧仍处于有利膜筏形成的条件。3.鞘脂所含脂酰基链的长度是否匹配，可影响其脂酸头基与Ch之间的良好相互作用。另外，从大多数哺乳动物细胞可以分离出不溶于非离子去垢剂的膜片段，包括去垢剂不溶的富含糖脂膜(DRMs)、富含糖脂膜(GEMs)和去利通不溶的漂浮级分(TIFF)等。DRMs可能源自膜筏，当从细胞分离时，它富含胆固醇与鞘脂，并处于Lo相。因为筏 和DRMs之间关系密切，分离DRMs就成为筏研究的最广泛应用方法之一。许多蛋白质富集于DRMs，即DRM蛋白。二、膜筏结构的概貌按照最近提出的膜筏结构模型(图1)[3，4]，质膜外层可极化成两部分：(1)富含鞘脂(鞘糖脂与鞘磷脂)的顶部(apical)结构域。鞘脂分子可能借助鞘糖脂的糖基头部间的弱相互作用彼此发生侧向缔合，而鞘脂的头基在质膜外层平面上所占的范围较其主要的饱和脂烃长链还多。缔合鞘脂之间的空隙则被Ch分子填充，鞘糖脂所携长链脂酸可伸入质膜的内层；(2)富含甘油脂类PC的基侧部(basolateral)结构域。PC常携有一分子不饱和脂酸，可为膜筏提供双向浮动的条件。定位于质膜内层胞浆面的磷脂，其特性尚未阐明，但也可能大多携有饱和脂酸链以完成最佳填充。Ch分子同样会在质膜内层的间隔区出现，各个脂质可穿越膜筏出入。图1 膜筏的模拟图解SL表示质膜外层的鞘脂簇；Ch代表嵌填于鞘脂的长链饱和脂酸之间的胆固醇；PC示意质膜外层侧向的另一主要脂质——磷脂酰胆碱，它携有一分子不饱和脂酸，可为膜筏提供双向浮动条件(引用自文献[3])。由于从膜筏获得的DRMs含有大量GPI-锚定蛋白和神经节苷脂，故可将两者列为公认的筏标志物。以前很少知道膜筏的大小。细胞内单粒子跟踪实验证明，GPI-锚定蛋白和神经节苷脂被暂时限定在约200～300nm的结构域，这也间接反映了膜筏的一般范围。筏结构最富集于胆固醇与鞘脂含量高的膜内，包括质膜，后期分泌途径以及胞吞作用隔室等[1]。如质膜发生内褶(invagination)，形成50～100nm大小的凹陷，称为穴泡(caveolae)，而膜筏常同穴泡缔合。穴泡存在于许多类型的哺乳动物细胞，筏并不只局限在穴泡，也富集于缺乏穴泡的细胞中。尚不清楚定位于穴泡是否会影响筏结构。穴泡涉及信号转导、内吞作用、跨越内皮细胞的移吞作用(transcytosis)和Ch加工等重要生命活动[5]。虽然鞘脂大多局限在膜的外小叶(outer leaflet)，但内小叶亦含有筏，而且两小叶的筏是偶联的。三、膜筏的主要功能[1～3]膜筏参与细胞的许多生物学过程，包括信息转导(特别在免疫系统)，膜组分分迭(sorting)，病毒发育，毒素和某些病原体进入细胞，蛋白感染素(prion)的致病作用，淀粉样蛋白(amyloid)的前体蛋白加工，以及腺癌细胞的定向迁移，均与膜筏有关。而在阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease)患者的脑退变区，首先见有淀粉样蛋白的沉积。当膜在细胞内移动和进行信号转导时，膜筏既能担负细胞内信号输送的中继站，又可作为蛋白质固定的平台[3，4]。 ① 卢义钦教授是生物化学与分子生物学名词审定委员会委员。

卢义钦①. 介绍一个生物化学新词：膜筏[J]. 中国科技术语.

Lu Yiqin. Introduction to “Membrane Rafts”[J]. CHINA TERMINOLOGY.

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