細胞膜作為細胞最外層的結構，需要在外界不斷改變的狀態下，仍能提供內部一個穩定的環境，讓複雜的化學反應得以運作。它也必須擔任內部與外部溝通的橋樑，讓外界的訊息可以傳遞到細胞內部。它還要能篩選進出細胞的物質，確保細胞能準確獲得所需的分子。
要身負如此多重要的角色，細胞膜上佈滿了不同功能的蛋白質，鑲嵌於雙層磷脂質中。而這些脂質與蛋白質會相互影響，使細胞膜有擁有許多不同的功能與性質。細胞能藉著巧妙的調控膜上的蛋白質與脂質，來達成不同的目的。例如甲基桿菌在不同溫度下，會改變細胞膜脂質的不飽和程度來調控其流動性[1]、幹細胞在分化過程中會改變流動性來影響膜蛋白的活性[2]、癌細胞的流動性往往高於正常的細胞，使得表面的受器蛋白質活性提高。然而細胞是怎麼調控複雜的內部的化學反應而影響細胞膜的特性，目前仍然有許多未解之謎。
隨著技術不斷的進步，許多研究細胞膜的方法逐漸成熟，我們可以漸漸揭開細胞膜運作機制的神秘面紗。例如脂質體分析(Lipidomic)成本逐漸降低、測量細胞膜物理特性的螢光染劑發展成熟、電腦的運算能力足以模擬成千上萬的脂質分子與蛋白質之間的互動[3]，這些技術都將加速我們對於細胞膜的了解。五月份我們將帶大家了解幾項關於細胞膜研究的方法，也將介紹細胞膜的損傷與疾病的關聯。希望讀者能夠對這僅有5奈米厚卻孕育了生命的細胞膜有更深的認識。
參考文獻:
[1]Rizk, S., Henke, P., Santana‐Molina, C., Martens, G., Gnädig, M., Nguyen, N. A., … & Saenz, J. P. (2021). Functional diversity of isoprenoid lipids in Methylobacterium extorquens PA1. Molecular Microbiology, 116(4), 1064-1078.
[2]Kashirina, A. S., López-Duarte, I., Kubánková, M., Gulin, A. A., Dudenkova, V. V., Rodimova, S. A., … & Kuimova, M. K. (2020). Monitoring membrane viscosity in differentiating stem cells using BODIPY-based molecular rotors and FLIM. Scientific reports, 10(1), 1-12.
[3]Chavent, M., Duncan, A. L., & Sansom, M. S. (2016). Molecular dynamics simulations of membrane proteins and their interactions: from nanoscale to mesoscale. Current opinion in structural biology, 40, 8-16
關鍵字：膜生物學主題月、生物化學、生物物理
撰文｜李柏萬
審稿｜林潔芯
