细胞膜有许多重要的功能。例如,它保护细胞内部不受环境的影响。同时,营养物质通过细胞膜被吸收,废物被排出体外,信号在细胞间传递。尽管它的核心作用,细胞膜也非常敏感。它由一层薄薄的脂质组成,尽管脂质本身具有保护作用,但也容易受到物理压力和拉伸或化学影响引起的压力的影响。紫外线辐射或毒素等环境因素也会损害细胞膜。
例如,在植物细胞中,强光会严重压迫甚至破坏叶绿体的膜,而叶绿体是进行光合作用的地方。因此,像Vipp1这样的蛋白质对细胞的生存至关重要,因为它们保护膜结构并在必要时进行修复。这一机制究竟是如何起作用的尚不完全清楚。然而,多亏了恩斯特鲁斯卡中心最先进的低温电子显微镜,研究人员现在已经能够对Vipp1与细胞膜之间的相互作用有了新的认识。他们发现Vipp1在细胞膜上形成地毯状结构并使其稳定。此外,他们还发现了由充满膜的Vipp1制成的环状复合物和管,它们可能“夹住”受损的膜区域,也可能连接两个独立的膜。
这些新发现为蛋白质Vipp1和PspA改变细胞膜的能力提供了新的见解,从而保护细胞中的重要过程。这些发现可能有助于未来新的生物技术应用的发展,例如生物材料的生产或植物光合作用的优化。Vipp1尤其重要,因为它参与类囊体膜的形成和维持,类囊体膜是植物细胞叶绿体中发生光合作用的光反应,即光转化为化学能的膜。有趣的是,其基本机制与ESCRT-III蛋白高度相似,后者在人类细胞中也高度保守。这些蛋白质在进化过程中基本保持不变,这表明了一种重要的功能。因此,更好地了解这些蛋白质的结构和功能可能会导致开发新的药物,如抗生素,以细胞膜中的过程为目标。