从陨石到脂筏：掺入神经节苷脂的前生物囊泡与膜结构域组织的涌现

《The Journal of Membrane Biology》：From Meteorites to Membrane Rafts: Ganglioside-Incorporating Prebiotic Vesicles and the Emergence of Membrane Domain Organization

　　

摘要

生命需要膜。但最初的膜是由什么构成的，它们又是如何获得现代细胞的功能复杂性的？在此我们表明，壬酸和壬醇是两种在碳质陨石中发现的短链两亲分子，它们能自发地将神经节苷脂掺入其膜中，生成一个三元囊泡系统，该系统在受前生物启发的条件下，再现了真核细胞膜生物学的三个特征：（i）侧向膜域分离，这与类似于液态有序相和液态无序相共存的侧向组成异质性一致；（ii）依赖于神经节苷脂且电荷选择性地捕获阳离子肽，这已通过离心结合实验和朗缪尔单分子膜实验得到证实；以及（iii）经阳离子肽处理后发生内向膜出芽和腔内囊泡形成，在最简分子系统中再现了多泡体的生物发生。分子建模显示，壬酸/壬醇对占据的分子体积相当于胆固醇的甾烷核心，这解释了其胆固醇替代功能。这些发现表明，侧向域分离、表面糖脂不对称性和内吞膜重塑并非进化的发明；它们是两亲分子 - 糖脂系统涌现的物理化学性质，早于细胞生命本身。

图文摘要