Membrane
Structural Biology With Biochemical and Biophysical
Foundations
膜结构生物学：附生物化学及生物物理基础
作者：Mary Luckey
出版：Cambridge university press
ISBN: 9781107030633
藏书地点： 武大外教中心
这本教材为膜生物学的学生提供了坚实的理论基础和清晰的概述，并为工作中的科学家提供了前沿研究的宝贵综合。文本用清晰和引人入胜的方式，提供了坚实的膜生物化学的背景，同时还结合了生物物理学、遗传学和细胞生物学等的方法，调查膜的结构，功能和生物起源，提供了一个独特的方式来描述这个快速发展的领域。大量新的高分辨率膜蛋白结构被提出，包括Na/K泵和受体G蛋白复合物，提供了最新的关于它们如何运作的见解。描述了当前膜研究的所有关键工具，包括洗涤剂和模型系统，生物信息学，蛋白质折叠方法学，晶体学和衍射，和分子建模。这一全面和最新的文本，强调了膜研究和人类健康之间的相互关系，为所有在这一领域工作的人提供了坚实的基础。
《膜结构生物学》满足了全面介绍生物膜结构和组织信息爆炸的需要。它还说明了，新技术和全新的方法如何改变了我们如何获得膜的知识和我们如何看待它。以基础物理和生命科学为基础，通过复杂的脂质二元体分析了多种膜蛋白的高通量结构，描述了膜组分的分子细节，描述了结构生物学的进展。这本书从基本的膜生物化学到详细的例子，它涵盖了广泛的领域，在一个层次上适合学生和科学家在该领域获取相关的知识。这个新版本已经扩展到包括超过20个额外的膜蛋白可视化原子细节。基于蛋白质折叠超家族的发现，显示了膜蛋白之间的关系，而对多种状态的捕获则开始揭示其机制。介绍了一些新主题。其他的主题更新了，一些有趣的新发现被遗漏。作者希望读者能从提供的关键参考文献中了解令人兴奋的新发现，更详细地研究这些主题，并在膜结构研究中处理更大、更复杂的系统。
生物膜是区分细胞和有机体的基本要素，是生命的基础。早期的细胞膜在生命起源中起着至关重要的作用，因为它决定了原始细胞的结构。除了它们的功能外，膜还为现代细胞提供来自化学物质和电荷的能量，组织和调节酶的活动，促进信息的转导，甚至为生物合成和信号分子提供底物。有些膜有特殊的功能，例如肠道内壁的刷状边缘膜吸收营养，神经周围的髓鞘起绝缘作用，眼睛的视杆细胞膜吸收光线。原核细胞有一个细胞膜(革兰氏阳性)或细胞外膜和内膜(革兰氏阴性)，而真核细胞有许多细胞膜。除了质膜外，真核生物的细胞核周围还有膜、细胞器，如线粒体、植物中的叶绿体、溶酶体，当然还有以膜为基础的内质网、高尔基体和参与细胞内运输的其他囊泡。甚至一些病毒有细胞膜。尽管种类繁多，但关于生物膜的结构和功能却有许多可以概括的地方。
要了解生物膜需要对其组成成分有详细的了解。从组成双分子层的脂质开始是最合适的，因为它们不仅仅是一种提供膜蛋白漂浮的“海洋”的溶剂。如果是这样的话，一些脂质类物质就足以提供双层的两亲性和一些形状的变化来包装它。相反，膜脂的多样性是惊人的。一个典型的生物膜含有100多种脂类，它们的一般结构、脂肪酰基链的长度和饱和程度各不相同。本章从酰基链的性质和调节开始，然后综述了主要的复合脂类的结构特征。它描述了脂质聚集体的性质，包括它们的多态性和相分离，这是它们形成侧方微域能力的基础。它解决了膜中脂筏的特性。本章的结尾首先考虑了大肠杆菌的脂质多样性，研究表明，非双层形成的脂质需要保持膜的弹性，最后注意到由于真核细胞的合成和运输而产生的变化。
生物化学、生物物理学和结构生物学的进展依赖于对纯化的生物组分的研究，而膜组分的纯化由于其两亲性而变得复杂。首先，从膜上去除它们通常需要破坏脂质双分子层。由于它们在水中的溶解度低，一旦被除去，它们就会聚集在水缓冲液中。最后，研究许多膜成分的功能需要将它们插入到一个替代的膜中。在体外表征膜成分的关键工具是阻垢剂和模型膜。洗涤剂是用来溶解膜成分，把它们从防止它们聚集。洗涤剂在溶解膜成分中的作用机制。重组的目的是将纯化后的膜成分插入到生物膜的良好模拟物中，通常是脂质双分子层。由于许多类脂混合物自发地在板层相聚集，模型动物倾向于形成称为脂质体的螺旋状囊泡。脂质体只是用于膜成分体外表征的一种模型系统。即使是这一类，脂质囊泡的性质也取决于它们是如何形成的并确定它们是否适合不同的实验技术。由于需要，这些模型比生物膜更简单，因为生物膜含有数百种脂质。根据不同的目标，单一的脂质种类通常就足够了。用于研究脂质性质的模型膜可控制两种或三种脂质混合物的化学计量学。广泛变化的模型膜系统的可用性是表征纯化膜组件的关键，因为它们允许使用不同的实验工具。一些膜集成电路允许应用强大的技术，这些技术提供了关于可溶性蛋白质的丰富信息，而另一些则允许使用基于膜的选择特性的方法，如电导或压力效应。本文同时也考察了从经典的膜系统如黑色膜到新技术如纳米膜的不同模型膜系统的特点。通过实例说明了这些系统在膜研究中的应用。
本文所描述的脂类的化学和物理性质清楚地表明，脂双分子层为蛋白质提供了一个特殊的环境。环境约束影响着蛋白质的结构、功能和调节，这些蛋白质与它连接或在它里面组装，执行能量转换、营养运输和信号传导等工作。蛋白质之间以某种方式与膜相互作用的变化是非常惊人的，并为这些蛋白质如何在其环境中工作提供了很多的例子。本章首先定义双分子层中或双分子层中发现的蛋白质的种类。它描述了许多外周蛋白的例子，以及一些脂锚定蛋白，然后看是什么调节这些蛋白与膜脂的相互作用。接下来重点介绍插入膜内的分子，包括毒素、大肠杆菌素和离子携带肽。然后再来看看它的特殊性质。
膜结构生物学将膜的物理化学分析与膜脂和蛋白质的最新结构生物学结合在一起，为生物膜提供了令人兴奋的描述。以非凡的清晰度写，这篇文章出现的时候，薄膜已经回到了科学的聚光灯下，并将为先进的学生和工作的科学家提供一个独特的基础。介绍了膜脂和膜蛋白的结构、功能和生物起源，介绍了膜组分的生物信息学和计算方法，并讨论了高分辨率结构，这些结构为膜的重要作用提供了新的见解。讨论了膜研究与人类健康之间的许多相互关系，并确定了该领域未来工作的关键主题。膜结构生物学准备回答许多基本和应用问题，这一前沿文本将为所有在该领域工作的人提供坚实的基础。
最近的两项关于膜蛋白结构的诺贝尔奖(2003年和2012年)突出了膜研究领域令人印象深刻的成就。膜结构生物学的快速发展建立在12世纪积累的生物化学、生物物理学、遗传学、细胞生物学和计算生物学的基础上。当晶体学家最初将注意力转向膜蛋白时，他们花了数年时间才解决了第一批晶体结构，并提供了人们期待已久的高分辨率图像。这些美丽的结构细节的首次曝光改变了膜蛋白的压缩水平，为其作用机制提供了新的见解。目前，在高分辨率下可以观察到400多种独特的膜蛋白。它们包括来自每个函数类的示例，它们为其家族中的许多相关蛋白提供了模型。由于在获得这些结构方面存在许多挑战，因此常常需要努力简化所研究的系统。现在，膜研究正在解决更复杂的问题，这意味着研究更复杂的蛋白质——真核生物的蛋白质往往比原核生物的蛋白质更大。细胞中的许多任务都使用多蛋白复合物，还有更复杂的动作——对更多的构象和动态工具进行快速拍照，以评估和扩展它们。在任何情况下，膜本身的复杂性都不容忽视，因此，蛋白质与脂类的相互作用增加了额外的研究课题。许多膜蛋白的低聚态对它们的功能很重要，但在晶体结构中并不总是被研究清楚的。蛋白质缔合可能需要在制备晶体的洗涤剂增溶过程中丢失的脂质。另一方面，非天然蛋白的接触会导致结晶现象。然而，在许多情况下，晶体结构可以定义第四纪关联，即一个活性位点或运输通道由多个亚基组成。例如，一些形成通道的蛋白质的x射线结构，如钾通道、机械敏感通道膜通道，显示了不同的亚基如何影响一个中心通道。对于在每个亚基上都有气孔的粒和转运蛋白来说，就不那么确定了。例如，据报道，线粒体ATP/ADP载体可形成二聚体，但在大多数晶体结构中以单体形式出现。对于其他结构，如三聚孔蛋白和四聚水通道蛋白，其结构和功能数据是一致的。在GPCRS中，但作为单体结晶视紫红质被表征为二聚体。另一方面，细胞因子受体在每一种晶体类型中都是二聚体，这一发现将使细胞因子受体收到一个兴奋刺激
《膜结构生物学：附生物化学及生物物理基础》一书于2014年由Cambridge university press出版，作者为Mary Luckey.
《膜结构生物学：附生物化学及生物物理基础》一书，作者展现了膜脂的多样性；研究膜成分的工具；蛋白质在双分子层或在双分子层；功能和家族；蛋白质折叠和生物发生；衍射与仿真；膜酶；膜受体；转运蛋白；通道电子传递和能量转导追求复杂性。《膜结构生物学：附生物化学及生物物理基础》旨在为细胞生物学专业的本科生、研究生以及想要了解膜相关内容的人员提供简明易懂的介绍。
《膜结构生物学：附生物化学及生物物理基础》一书作为细胞生物学专业研究读物，内容全面，语言浅显易懂，除此之外，还包括一些其他的特点：
1、 本书在每一章的结尾突出对未来潜力的展望，以激发在这一令人兴奋和富有成果的研究领域继续研究的新思想和动机。
2、 本书提供了关于化学、结构、模型系统和用于研究膜性质和过程的技术的见解。一个主要的焦点是膜在不同的生理过程和疾病中的突出地位，以及膜和仿生膜系统在不同学科中的应用。这本书旨在阐明膜科学的意义和美，并为希望从事膜研究的学者以及已经从事该领域工作的科学家提供一个切入点。
3、本书的最后还列有涉及到的专业名词的索引，方便读者查找。
总的说来，《膜结构生物学：附生物化学及生物物理基础》一书为想要了解的人员提供了清晰的导读路径，作为细胞生物学领域的一本前沿研究图书，是一本值得为想要涉足该领域的人员推荐的专业书籍。
本书目录：
封面
内容简介
1介绍
2膜脂的多样性
3研究膜成分的工具
4蛋白质在双分子层或在双分子层
6功能和家族
7蛋白质折叠和生物发生
8衍射与仿真
9膜酶
10膜受体
11转运蛋白
12通道电子传递和能量转导追求复杂性
附录I缩写
附录Il单字母氨基酸编码
林岚 武汉大学生命科学学院 博士研究生