生物细胞周围的膜具有极高的灵活性和敏感性。它如何有效地保护自身免受损伤并进行自我更新，对许多生命活动至关重要，但目前的了解仍不够深入。Forschungszentrum j<e:1> lich的研究人员最近利用冷冻电子显微镜获得了令人惊叹的新发现。

他们的研究成果已在《自然结构与分子生物学》期刊上发表。

已知的膜蛋白Vipp1，源自植物、藻类和细菌的光合器官，能够形成多种结构，这些结构不仅可以稳定细胞膜，还能在需要时增强其强度。

同一杂志上发表的另一项研究也为细菌中发现的相关蛋白PspA的功能提供了新的视角。Vipp1和PspA这两种分子展现出不同寻常的可塑性，能够形成不同直径的环和管状结构。

细胞膜承担着多项重要功能。例如，它保护细胞内部免受外界环境的影响。同时，营养物质通过细胞膜被吸收，废物则被排出，信号在细胞之间传递。

尽管细胞膜的核心功能至关重要，但它也极为敏感。细胞膜由一层薄薄的脂质构成，虽然脂质本身具有一定的保护作用，但也容易受到物理压力、拉伸或化学影响的损害。紫外线辐射或毒素等环境因素同样会对细胞膜造成伤害。

例如，在植物细胞中，强光可能会对叶绿体膜造成严重的压迫甚至破坏，而叶绿体是光合作用的关键部位。因此，像Vipp1这样的蛋白质对细胞的生存至关重要，因为它们能够保护膜结构并在必要时进行修复。

这一机制的具体运作方式尚不完全清楚。然而，得益于先进的低温电子显微镜，研究人员现在能够深入了解Vipp1与细胞膜之间的相互作用。他们发现Vipp1在细胞膜上形成了类似地毯的结构，从而增强了膜的稳定性。此外，他们还观察到由Vipp1构成的环状复合物和管状结构，这些结构可能会“夹住”受损的膜区域，或连接两个独立的膜。

这些发现为蛋白质Vipp1和PspA在改变细胞膜方面的能力提供了新的见解，从而保护细胞内的重要过程。这些研究成果可能为未来生物技术应用的发展提供帮助，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的膜，光合作用的光反应正是在这里进行的，即将光能转化为化学能。

有趣的是，其基本机制与人类细胞中高度保守的ESCRT-III蛋白非常相似。这些蛋白质在进化过程中几乎没有变化，表明它们具有重要的功能。因此，更深入地了解这些蛋白质的结构和功能可能会推动新药物的开发，例如针对细胞膜过程的抗生素。

这两项研究均利用了Forschungszentrum j<s:1> lich的Ernst Ruska-Centre (ER-C)的低温电子显微镜。该显微镜使研究人员能够在原子分辨率下研究蛋白质，并观察到它们在不同的结构状态下以及与膜之间的相互作用。这些研究是与美因茨约翰内斯古腾堡大学德克施耐德教授研究小组合作的一部分。