Kunstigt fluorescerende membranlipid viser aktiv rolle i levende celler

Biologiske membraner, såsom de omkringliggende dyreceller, består af lipider og proteiner. Fordi disse molekyler normalt ikke blander sig godt, de fordeles inden for forskellige områder af membranen. Denne adskillelse opnås på en række måder, herunder dannelse af domæner baseret på bestemte lipider, såsom cholesterol eller sphingomyelin (SM). Disse to lipider er nødvendige for generering af kolesterolafhængige tømmerflåde-domæner, som er nødvendige for at signalere inden for plasmamembranen. Imidlertid, det var ikke klart, hvordan SM'er interagerede med andre molekyler af tømmerflåde -domæner, hovedsagelig på grund af manglen på en egnet syntetisk probe af SM. Nu, forskning ledet af Osaka University i samarbejde med JST ERATO Lipid Active Structure Project har udviklet nye fluorescerende syntetiske molekyler (analoger), der strukturelt efterligner SM'er og kan studeres i levende celler. Undersøgelsen blev rapporteret i Journal of Cell Biology .

Eksisterende fluorescerende SM -analoger opfører sig anderledes end deres fuldt funktionelle naturlige modstykker. For eksempel, de adskiller sig normalt i en anden type væskefase fra den, der ses i levende membraner. I øvrigt, de syntetiske analoger, der opdeles i den korrekte væskefase, producerer et svagt fluorescerende signal, mister hurtigt deres pigment, eller nogle gange har brug for at blive begejstret af UV -lys.

Forskere ved Osaka University overvandt disse begrænsninger med fluorescerende SM -analoger ved at forbinde flere fluorescerende kemiske forbindelser (fluoroforer), der var stærkt hydrofile til den hydrofobe lipiddel (hovedsagelig acylkæder) i det syntetiske molekyle. "Vi sørgede for at sikre, at hovedgruppens positive ladning blev opretholdt ved ikke at ændre dens lipiddel, "siger første forfatter Masanao Kinoshita." Dette blev opnået ved at holde de fluorescerende forbindelser væk fra hovedgruppen ved hjælp af en lang linkerkomponent. "

Efter at have bekræftet, at de syntetiske molekyler opførte sig på samme måde som naturlig SM ved hjælp af simple modelmembraner, holdet brugte derefter meget følsom enkeltmolekylebilleddannelse til at overvåge SM'ers rolle i levende cellemembraner.

"Vi observerede interaktioner mellem SM -analogerne med hinanden og med CD59, som er en type lipidreceptor, der almindeligvis bruges til at koble proteiner til plasmamembranen, "siger den tilsvarende forfatter Nobuaki Matsumori." Disse interaktioner viste sig undertiden at kræve tilstedeværelse af kolesterol samt en alkoholkomponent i SM'er. "

Yderligere analyse afslørede SM'ers dynamiske adfærd, da de hurtigt associerede og dissocierede fra tømmerflådeområder, der involverede forskellige formationer af CD59 og med plasmamembranen. Disse fund kan hjælpe med at ændre fremtidige molekylære interaktioner såsom forøgelse af deres hastighed eller kompleksitet.