Lipid Raft

Seit den 1970er Jahren hat sich das Flüssig-Mosaik-Modell der Wissenschaftler S. J. Singer und G. L. Nicolson als Modell zur Erklärung der Membranfluidität etabliert. Danach besteht eine Doppelmembran aus zwei "flüssigen" Schichten, in denen sich Membranlipide und Proteine in der lateralen Ebene frei bewegen können.

Verschiedene Wissenschaftler haben seit Ende der 1970er Jahre die Hypothese aufgestellt, dass sich die Fluidität innerhalb einer Membran unterscheiden kann und sich unterschiedlich zusammengesetzte Mikrodomänen ausbilden. Der Begriff Lipid Raft wurde besonders von K. Simons und G. v. Meer geprägt. Das Konzept der Lipid Rafts gilt heute als grundsätzlich akzeptiert, Funktion und Aufbau sind aber noch immer Bestandteil der Forschung.

Lipid Rafts bestehen zu einem großen Anteil aus Cholesterol und Sphingolipiden, besonders aus Ceramid und Glykosphingolipiden. Durch die physikalischen Eigenschaften der Lipide sind sie im Vergleich zu anderen Teilen der Membran stark geordnet. Die Membran ist in diesen Bereichen dadurch dicker, hat also einen größeren Durchmesser. Verschiedene Membranproteine, darunter besonders glykosylierte, segregieren in die Lipid Rafts indem sie mit den Lipiden interagieren.

Lipid Rafts haben einen Durchmesser von 10 bis 200 nm und sind dynamisch, d.h. sie bewegen sich im Ganzen durch die Lipidschicht. Auf dieser Eigenschaft beruht der Name Lipidflöße.

Grundsätzlich unterscheidet man zwei Formen von Lipid Rafts:

• Planare Lipid Rafts sind flach
• Caveolae bilden kolbenförmige Invaginationen in der Membran

Lipid Rafts kommen besonders in der Plasmamembran vor, sind aber auch Bestandteil von anderen Membranen (z. B. im Golgi-Apparat). Die genaue Zusammensetzung kann variieren. Innerhalb einer Membran können sich viele verschiedenartige Lipid Rafts befinden.

Lipid Rafts werden häufig als "signalling platforms" bezeichnet, da sich in ihnen Proteine anreichern, die an der Signaltransduktion beteiligt sind, darunter besonders Membranrezeptoren. So entstehen funktionelle Bereiche, über die biochemische Prozesse räumlich voneinander getrennt werden, was eine Form der Regulation ist. Im Rahmen der Signaltransduktion können sich verschiedene kleine Lipid Rafts zu größeren Plattformen zusammenschließen, indem Proteine der jeweiligen Domänen miteinander interagieren.

Bekannt ist außerdem, dass verschiedene Proteine in Lipid Rafts mit Komponenten des Zytoskeletts interagieren, wodurch die morphologische Erscheinung einer Zelle mit reguliert wird.

Lipid Rafts gelten außerdem als Eintrittsstelle für verschiedene Pathogene in die Zelle. Bestimmte Viren binden als Proteine, die in Lipid Rafts angereichert sind und induzieren darüber die endozytotische Aufnahme.

• George et al. Lipid raft: A floating island of death or survival. Toxicol Appl Pharmacol; 2012
• Head et al. Interaction of membrane/lipid rafts with the cytoskeleton: Impact on signaling and function: Membrane/lipid rafts, mediators of cytoskeletal arrangement and cell signaling. Biochim Biophys Acta; 2014