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2025-07-10T22:43:26Z

Hypothese

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[[Datei:Lipid raft organisation scheme.svg|mini|hochkant=2.0|Modell der ''lipid rafts''. Legende: (A) Cytoplasma, (B) Extrazellularraum, (1) normale Zellmembran, (2) Lipid Raft, (3) Lipid-Raft-Membranprotein, (4) Membranprotein, (5) Kohlenhydratmodifikation des Glykoproteins (Glykosylierung), (6) per GPI-Anker verbundenes Glykoprotein, (7) Cholesterin, (8) Kohlenhydratmodifikation eines Glykolipids. ]]
'''Lipid Rafts''' (zu deutsch ‚Lipidflöße‘) nennt man hypothetische spezielle Bereiche in [[Zellmembran]]en. Sie zeichnen sich durch einen relativ hohen Gehalt an [[Sphingomyeline]]n, [[Glycosphingolipide]]n und [[Cholesterin]] aus.<ref>S. Thomas, R. S. Kumar, T. D. Brumeanu: ''Role of lipid rafts in T cells.'' In: ''AITE.'' 52, 2004, S. 215–224.</ref>

== Eigenschaften ==
''Lipid Rafts'' ordnen sich als [[flüssigkristall]]ine Phase in eigenen Bereichen der Zellmembran an. Sie sind an verschiedenen Prozessen beteiligt, z. B. Sortierung von Proteinen für die Zellmembran im [[Golgi-Apparat]], [[Endocytose]] und [[Signaltransduktion]]. Sie werden zurzeit als dynamische geordnete Nanostrukturen aus [[Sterol]]en und [[Sphingolipid]]en mit bestimmten [[Membranprotein]]en definiert, die durch [[Lipid]]-Lipid-, [[Protein-Lipid-Interaktion|Protein-Lipid-]] und [[Protein-Protein-Interaktion]]en verschmelzen können.<ref>D. Lingwood, K. Simons: ''Lipid rafts as a membrane-organizing principle.'' In: ''Science.'' Band 327, Nummer 5961, Januar 2010, S. 46–50, {{ISSN|1095-9203}}. [[doi:10.1126/science.1174621]]. PMID 20044567.</ref> ''Lipid rafts'' wurden aufgrund ihrer relativen Stabilität gegenüber einer [[Extraktion (Verfahrenstechnik)|Extraktion]] mit [[Tensid]]en auch als ''detergent-insoluble membranes, detergent-resistant membranes, glycosphingolipids-enriched membranes, detergent-insoluble glycolipid-rich membranes'', und ''Triton-insoluble floating fraction'' bezeichnet. Proteine mit [[GPI-Anker]] reichern sich bevorzugt in ''lipid rafts'' an.

Obwohl das genaue Modell unbekannt ist, minimieren die ''lipid rafts'' die [[freie Energie]] zwischen den beiden Phasen – es bilden sich Domänen einer typischen Größe, die sich weder mischen, noch weiter fusionieren.<ref>Linda J Pike: ''The Challenge of Lipid Rafts.'' In: ''Journal of Lipid Research.'' Okt 2008, S. 1–17.</ref> Die ''lipid rafts'' bilden dabei eine geordnete Phase innerhalb der ungeordneten Phase der [[Phospholipid]]e der restlichen Zellmembran. Gut beobachtbar ist die Entmischung zwischen der „[[Liquid Ordered Phase]]“ (geordnete Phase, L0) und der „[[Liquid Disordered Phase]]“ (ungeordnete Phase, Ld oder Lα).<ref>A. Rietveld, K. Simons: ''The differential miscibility of lipids as the basis for the formation of functional membrane rafts.'' In: ''[[Biochim. Biophys. Acta]].'' 1376 (3), November 1998, S. 467–479. PMID 9805010.</ref> Möglicherweise bieten die ''lipid rafts'' aufgrund ihrer vergleichsweise höheren Dicke einen Sortiermechanismus für Membranproteine nach der Länge ihrer [[Transmembrandomäne]].<ref>K. Simons, J. L. Sampaio: ''Membrane organization and lipid rafts.'' In: ''Cold Spring Harbor perspectives in biology.'' Band 3, Nummer 10, Oktober 2011, S. a004697, {{ISSN|1943-0264}}. [[doi:10.1101/cshperspect.a004697]]. PMID 21628426. {{PMC|3179338}}.</ref>

== Analyse ==
Probleme bei der Darstellung von ''lipid rafts'' ist das Fehlen des [[Thermodynamisches Gleichgewicht|thermodynamischen Gleichgewichts]] in der Zusammensetzung der Zellmembran,<ref name="Allen" /> was die Untersuchung der Zusammensetzung erschwert.<ref>{{Literatur |Autor=Ken Jacobson, Ole G. Mouritsen, Richard G. W.Anderson |Titel=Lipid rafts: At a crossroad between cell biology and physics |Sammelwerk=Nature Cell Biology |Band=9 |Nummer=1 |Datum=2007 |Seiten=7–14 |DOI=10.1038/ncb0107-7 |PMID=17199125 }}</ref> Zudem besitzen künstliche Membranen eine niedrigere Anzahl an Membranproteinen als natürliche.

Ihre Beobachtung ist aufgrund ihrer geringen Größe von 10–200 nm schwierig,<ref name="Pike" /> weil sie nahe am [[Auflösungsvermögen]] klassischer [[Lichtmikroskop]]e liegt. Jedoch bietet [[Fluoreszenzmikroskopie]] eine Möglichkeit, ''lipid rafts'' sichtbar zu machen. Benutzt werden z. B. Farbstoffe, die sich zwischen den Domänen einlagern wie [[Laurdan]],<ref>{{Literatur |Autor=L. A. Bagatolli |Titel=To see or not to see: lateral organization of biological membranes and fluorescence microscopy |Sammelwerk=Biochim. Biophys. Acta |Band=1758 |Nummer=10 |Datum=2006 |Seiten=1451–1456 |DOI=10.1016/j.bbamem.2006.05.019}}</ref> [[Filipin]]<ref>G. Gimpl, K. Gehrig-Burger: ''Cholesterol reporter molecules.'' In: ''[[Bioscience Reports]].'' Band 27, Nummer 6, Dezember 2007, S. 335–358, {{ISSN|0144-8463}}. [[doi:10.1007/s10540-007-9060-1]]. PMID 17668316.</ref> oder kopfgelabelte Farbstoffe wie [[Texas Red]], die sich aufgrund ihrer Größe bevorzugt in der ungeordneten Phase einlagern. Die B-Untereinheit des [[Choleratoxin]]s bindet an das [[Gangliosid]] GM1 in ''lipid rafts''.<ref>P. A. Orlandi, P. H. Fishman: ''Filipin-dependent inhibition of cholera toxin: evidence for toxin internalization and activation through caveolae-like domains.'' In: ''[[Journal of Cell Biology]].'' Band 141, Nummer 4, Mai 1998, S. 905–915, {{ISSN|0021-9525}}. PMID 9585410. {{PMC|2132770}}.</ref><ref>J. Sanchez, J. Holmgren: ''Cholera toxin - a foe & a friend.'' In: ''The Indian journal of medical research.'' Band 133, Februar 2011, S. 153–163, {{ISSN|0971-5916}}. PMID 21415489. {{PMC|3089046}}.</ref> Durch eine [[Fluoreszenzmarkierung]] können Proteine markiert werden, die sich in ''lipid rafts'' anreichern, z. B. ''Lck-GFP''. Cholesterol kann durch Filipin, [[Nystatin]] oder [[Amphotericin B]] gebunden werden. Durch Methyl-beta-[[Cyclodextrin]] kann der Zellmembran Cholesterol entzogen werden. Durch [[HMG-CoA-Reduktase-Hemmer]] kann die Biosynthese des Cholesterols gehemmt werden.<ref name="Allen">J. A. Allen, R. A. Halverson-Tamboli, M. M. Rasenick: ''Lipid raft microdomains and neurotransmitter signalling.'' In: ''Nature reviews. Neuroscience.'' Band 8, Nummer 2, Februar 2007, S. 128–140, {{ISSN|1471-003X}}. [[doi:10.1038/nrn2059]]. PMID 17195035.</ref> Im Gegensatz zu den anderen Bereichen der Zellmembran sind ''lipid rafts'' in einer 1 % (m/V) [[Triton X-100]]-Lösung bei 4 °C unlöslich und können daher mit milden [[Tensid]]en isoliert werden.<ref>K. B. Kim, J. S. Lee, Y. G. Ko: ''The isolation of detergent-resistant lipid rafts for two-dimensional electrophoresis.'' In: ''Methods in Molecular Biology.'' Band 424, 2008, S. 413–422, {{ISSN|1064-3745}}. {{DOI|10.1007/978-1-60327-064-9_32}}. PMID 18369879.</ref>

Zur Analyse häufig verwendete Methoden sind z. B. die [[Fluoreszenzmikroskopie]], die [[Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie]] und Kreuzkorrelationsspectroskopie (FCS/FCCS) zur Messung der Mobilität, der [[Förster-Resonanzenergietransfer]] zur Messung der Nachbarschaft zweier Moleküle und die [[optische Pinzette]] zur Messung der [[Viskosität]].<ref>E. Klotzsch, G. J. Schütz: ''A critical survey of methods to detect plasma membrane rafts.'' In: ''Philosophical transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological sciences.'' Band 368, Nummer 1611, Februar 2013, S. 20120033, {{ISSN|1471-2970}}. [[doi:10.1098/rstb.2012.0033]]. PMID 23267184. {{PMC|3538433}}.</ref><ref name="Allen" /> Weiterhin wird die [[Rasterkraftmikroskopie]], die [[Scanning Ion Conductance Microscopy]] (SICM) und die [[Dual Polarisation Interferometry]], [[Kernspinresonanzspektroskopie]] sowie [[ELISA]], [[Western Blot]] und [[Durchflusszytometrie|FACS]] verwendet.<ref>{{Literatur |Autor=S. Thomas, R. S. Kumar, S. Casares, T.-D. Brumeanu |Titel=Sensitive detection of GM1 lipid rafts and TCR partitioning in the T cell membrane |Sammelwerk=Journal of Immunological Methods |Band=275 |Nummer=1–2 |Datum=2003 |Seiten=161–168 |DOI=10.1016/S0022-1759(03)00014-0 |PMID=12667680}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Sunil Thomas, Rajeev Kumar, Anca Preda-Pais, Sofia Casares, Teodor-D. Brumeanu |Titel=A Model for Antigen-Specific T-Cell Anergy: Displacement of CD4-p56<sup>''lck''</sup> Signalosome from the Lipid Rafts by a Soluble, Dimeric Peptide-MHC Class II Chimera1 |Sammelwerk=The Journal of Immunology |Band=170 |Nummer=12 |Datum=2003 |Seiten=5981–5992 |PMID=12794125}}</ref> Per [[Fluorescence Loss in Photobleaching|FLIP]] oder [[Fluorescence Recovery after Photobleaching|FRAP]] kann die seitliche Mobilität verfolgt werden.

== Kritik am Lipid Raft-Konzept ==
Am Konzept der ''lipid rafts'' wurden verschiedene Punkte kritisiert.<ref>{{Literatur |Autor=Sean Munro |Titel=Lipid rafts: elusive or illusive? |Sammelwerk=Cell |Band=115 |Nummer=4 |Datum=2003 |Seiten=377–388 |DOI=10.1016/S0092-8674(03)00882-1 |PMID=14622593}}</ref><ref>{{cite journal |last1=Leslie |first1=Mitch |title=Do Lipid Rafts Exist? |url=https://www.science.org/doi/10.1126/science.334.6059.1046-b |journal=Science |pages=1046–1047 |language=en |doi=10.1126/science.334.6059.1046-b |date=2011-11-25|volume=334 |issue=6059 |pmid=22116853 |bibcode=2011Sci...334.1046L |url-access=subscription }}</ref> Obwohl ''lipid rafts'' im Fluoreszenzmikroskop in Modellmembranen beobachtet werden können, ist deren Nachweis in lebenden Zellen bisher nicht eindeutig gelungen. Über deren durchschnittliche Größe (1–1000 nm) und Lebensdauer herrscht bei Forschern bisher keine Einigkeit. Daher ist es unklar, in welcher Form ''lipid rafts'' existieren.

== Geschichte ==
Spezielle Bereiche einer Zellmembran ({{enS}} ''membrane microdomain'') wurden erstmals in den 1970er Jahren durch Stier und Sackmann<ref name="pmid4354130">{{Literatur |Autor=A. Stier, E. Sackmann |Titel=Spin labels as enzyme substrates Heterogeneous lipid distribution in liver microsomal membranes |Sammelwerk=Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes |Band=311 |Nummer=3 |Datum=1973 |Seiten=400–408 |DOI=10.1016/0005-2736(73)90320-9 |PMID=4354130}}</ref> sowie Klausner und Karnovsky postuliert.<ref name="pmid6889603">{{Literatur |Autor=Morris J. Karnovsky, Alan M. Kleinfeld, Richard L. Hoover, Richard D. Klausner |Titel=The concept of lipid domains in membranes |Sammelwerk=The Journal of Cell Biology |Band=94 |Nummer=1 |Datum=1982 |Seiten=1–6 |DOI=10.1083/jcb.94.1.1 |PMC=2112185 |PMID=6889603}}</ref> Die Arbeitsgruppe von Karnovsky konnte den ungleichmäßigen Aufbau der Zellmembran anhand der unterschiedlichen [[Fluoreszenzlebensdauer]] von 1,6-Diphenyl-1,3,5-hexatrien in der Zellmembran zeigen.<ref name="Pike">{{Literatur |Autor=L. J. Pike |Titel=The challenge of lipid rafts |Sammelwerk=The Journal of Lipid Research |Band=50 |Datum=2008 |Seiten=S323 |DOI=10.1194/jlr.R800040-JLR200 |PMC=2674732 |PMID=18955730}}</ref> 1988 stellten [[Kai Simons]] in Deutschland und [[Gerrit van Meer]] in den [[Niederlande]]n ein Konzept von Mikrodomänen in [[Lipidmembran]]en vor, in denen sich [[Cholesterin]], [[Glycolipid]]e und [[Sphingolipid]]e anreichern.<ref>S. Thomas, A. P. Pais, S. Casares, T. D. Brumeanu: ''Analysis of lipid rafts in T cells.'' In: ''Molecular Immunology.'' 41, 2004, S. 399–409.</ref><ref>Zeljka Korade: ''Lipid rafts, cholesterol, and the brain.'' In: ''[[Neuropharmacology]].'' 55, 2008, S. 1265–1273.</ref> Sie nannten diese Domänen „Lipid Rafts“, da diese wie [[Floß|Flöße]] auf der zweidimensionalen [[Lipiddoppelschicht]] der Zellmembran im [[Fluid-Mosaik-Modell]] schwimmen.

== Einzelnachweise ==
<references />

== Weblinks ==
* {{Webarchiv | url= http://www.mpipsykl.mpg.de/research/themes/psychopharm/rupprecht_02/index.html | archive-is= 20130106 | text=''Differentielle Assoziation von Psychopharmaka mit Membranmikrodomänen in Bezug auf die Modulation liganden-gesteuerter Ionenkanäle.''}} Bedeutung von lipid rafts und Transportproteinen für die Wirkung von Psychopharmaka

[[Kategorie:Zellbiologie]]
[[Kategorie:Lipid]]
[[Kategorie:Stoffgemisch]]

Lipid Raft - Versionsgeschichte

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