静水压力调控脂质固有曲率对膜融合速率的影响及其与茎部假说的验证

《Biophysical Journal》：Energetics of stalk intermediates elucidated from hydrostatic pressure effects on membrane fusion

　　膜融合是细胞中一个至关重要的过程，需要脂质组成达到平衡，以建立有利于拓扑结构变化的生物物理特性。在融合过程中，相对膜的脂质必须发生翻转，并克服与形成高度弯曲的茎部和孔道中间体相关的能量屏障。尽管理论研究已经模拟了脂质固有曲率对茎部形成的影响，但实验上量化这一关系一直是个挑战，因为无法在不伴随改变其他影响融合的性质的情况下改变脂质曲率。在此，我们通过使用静水压力独立于化学组成来调节脂质固有曲率，从而解决了这一难题。利用高压停流荧光光谱法，我们测量了囊泡群体间钙介导的脂质混合速率，这一过程受压力强烈抑制。我们将压力下的平均脂质固有曲率与脂质混合速率相关联，并结合了每种脂质组分的互补小角X射线散射测量结果。该分析表明，当改变脂质组成或压力时，脂质混合速率（作为半融合的替代指标）与平均单层自发曲率相关。与先前的理论模型一致，我们发现脂质单层自发曲率与脂质混合的能量屏障之间存在线性关系；该关系的斜率大小支持茎部假说。