biologische membranen, zoals die rond dierlijke cellen, bestaan ​​uit lipiden en eiwitten. Omdat deze moleculen meestal niet goed mengen, ze zijn verdeeld over verschillende gebieden van het membraan. Deze scheiding wordt op verschillende manieren bereikt, inclusief de vorming van domeinen op basis van bepaalde lipiden zoals cholesterol of sfingomyeline (SM). Deze twee lipiden zijn nodig voor het genereren van cholesterolafhankelijke vlotdomeinen, die nodig zijn voor signalering binnen het plasmamembraan. Echter, het was niet duidelijk hoe SM's interageerden met andere moleculen van vlotdomeinen, voornamelijk vanwege het ontbreken van een geschikte synthetische sonde van SM. Nutsvoorzieningen, onderzoek geleid door de Universiteit van Osaka in samenwerking met JST ERATO Lipid Active Structure Project heeft nieuwe fluorescerende synthetische moleculen (analogen) ontwikkeld die SM's structureel nabootsen en in levende cellen kunnen worden bestudeerd. De studie werd gerapporteerd in Tijdschrift voor celbiologie .

Bestaande fluorescerende SM-analogen gedragen zich anders dan hun volledig functionele natuurlijke tegenhangers. Bijvoorbeeld, ze scheiden zich meestal in een ander type vloeistoffase dan die in levende membranen. Bovendien, die synthetische analogen die zich in de juiste vloeistoffase splitsen, produceren een zwak fluorescerend signaal, verliezen snel hun pigment, of soms moeten worden opgewonden door UV-licht.

Onderzoekers van de Universiteit van Osaka overwonnen deze beperkingen met fluorescerende SM-analogen door verschillende fluorescerende chemische verbindingen (fluoroforen) die zeer hydrofiel waren, samen te voegen met het hydrofobe lipidedeel (voornamelijk acylketens) van het synthetische molecuul. "We hebben ervoor gezorgd dat de positieve lading van de kopgroep behouden bleef door het lipidegedeelte niet te wijzigen, " zegt co-eerste auteur Masanao Kinoshita. "Dit werd bereikt door de fluorescerende verbindingen weg te houden van de kopgroep met behulp van een lange linkercomponent."

Na te hebben bevestigd dat de synthetische moleculen zich op dezelfde manier gedroegen als natuurlijke SM door gebruik te maken van eenvoudige modelmembranen, het team gebruikte vervolgens zeer gevoelige beeldvorming met één molecuul om de rol van SM's in levende celmembranen te volgen.

"We observeerden interacties van de SM-analogen met elkaar en met CD59, wat een type lipidereceptor is dat vaak wordt gebruikt om eiwitten aan het plasmamembraan te koppelen, " zegt corresponderende auteur Nobuaki Matsumori. "Deze interacties bleken soms de aanwezigheid van cholesterol en een alcoholcomponent van SM's te vereisen."

Verdere analyse onthulde het dynamische gedrag van SM's omdat ze snel associeerden en dissocieerden van vlotdomeinen met verschillende formaties van CD59 en met het plasmamembraan. Deze bevindingen kunnen helpen bij het wijzigen van toekomstige moleculaire interacties, zoals het verhogen van hun snelheid of complexiteit.