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Lexikon der Biologie: Flip-Flop

Flip-Flop s [engl., = Flickflack, Handstandüberschlag], transversale Diffusion, Bezeichnung für den Ortswechsel von Phospholipiden (Membranlipide) von einer Seite der Lipiddoppelschicht (bimolekulare Lipidschicht) zur anderen. In einem reinen Phospholipid-Bilayer ist dies im Gegensatz zu natürlichen Membranen nicht möglich. Aber auch in biologischen Membranen tritt Flip-Flop nur selten auf. Die Halbwertszeit des Verschwindens der Lipidasymmetrie der Erythrocytenmembran (Erythrocyten) beträgt nach Beendigung des Stoffwechsels etwa 6 Stunden. Dabei weisen die verschiedenen Phospholipidklassen beträchtliche Unterschiede in ihrer Beweglichkeit sowie unterschiedliche Geschwindigkeiten von Einwärts- und Auswärtstranslokation auf. Die Messung der Häufigkeit von Flip-Flop-Übergängen erfolgt spektroskopisch z.B. über elektronenparamagnetische Resonanz mit Spinsonden, welche auf einer Membranseite durch Lösungsmittelzusätze reversibel verändert werden. Die Reorientierung von Phospholipiden in der Biomembran verläuft nicht nach einheitlichen Mechanismen; neben der spontanen Reorientierung sind proteinvermittelte Vorgänge (z.B. mittels des Anionentranslokators) von Bedeutung. Für die Beteiligung von Proteinen sprechen die gefundene Sättigungskinetik, die Möglichkeit der kompetitiven Hemmung und die ATP-Abhängigkeit der Translokation. Am Vorgang des Flip-Flop sind auch Translokatoren beteiligt, die als Flippasen bezeichnet werden. Die Beweglichkeit der Phospholipide hängt von der Zusammensetzung des Membransystems ab. Nicht als eigentliche Translokase wirkende Membranproteine verändern möglicherweise die transversale Beweglichkeit der Phospholipide, indem sie Packungsdefekte in der sie umgebenden Lipidphase induzieren. Wechselwirkungen der Phospholipide mit extrinsischen Proteinen des Membranskeletts wirken ebenfalls auf die Lipidorganisation ein. Die Einlagerung von Cholesterin, dessen rigides, flächiges Molekülgerüst die konformelle Beweglichkeit der hydrophoben Kohlenwasserstoffketten im Membraninnern einschränkt, führt im Experiment zu einer Verlangsamung des Flips. Die Einstellung und Aufrechterhaltung der Asymmetrie der Phospholipide wird mit verschiedenen physiologischen Funktionen, z.B. Zellerkennung, Blutgerinnung, Sekretions- und Internalisierungsvorgängen, in Verbindung gebracht. Ein Flip-Flop von Membranproteinen wurde bisher noch nie beobachtet.

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