Voor de eerste keer, wetenschappers hebben lichtstralen gebruikt om lipide-vlotten in kunstmatige celmembranen te manipuleren.

Lipidenvlotten zijn domeinen, of gebieden, van eiwitten en lipiden (vetten) die vrij in celmembranen drijven - de eiwit- en lipidelaag die een cel omringt.

Deze structuren, die als ijsbergen in de membranen drijven, spelen een belangrijke maar mysterieuze rol in cellulaire signalering die nog niet volledig is verklaard.

Maar tot nu toe, ons vermogen om ze te bestuderen was beperkt – grotendeels omdat we ze niet konden verplaatsen of manipuleren.

Nieuw onderzoek van Imperial College London heeft nu aangetoond dat optische pincetten, de op laser gebaseerde technologie die in 2018 de Nobelprijs voor natuurkunde won, kan bewegen, smelten, verstrooien, en kunstmatig gemaakte lipide-vlotten kristalliseren wanneer ze naar kunstmatige celmembranen worden gestraald. Deze kunstmatige vlotten zijn gemaakt om de lipide vlotten in biologische celmembranen na te bootsen.

De auteurs zeggen dat hun bevindingen ons begrip van de rol van lipid rafts in belangrijke biologische processen zoals communicatie en hun verband met ziekte kunnen helpen verbeteren.

Hoofdauteur dr. Yuval Elani, van de afdeling scheikunde van Imperial, zei:"Deze lichte pincet heeft een nieuw pad van onderzoek verlicht. Nu hebben we de kracht om lipid rafts te manipuleren, we kunnen nog zoveel meer ontdekken."

Het onderzoek is gepubliceerd in Nature Communicatiechemie .

De weg verlichten

Om de studie uit te voeren, de onderzoekers creëerden kunstmatige celmembranen met lipide-vlotten op glasplaatjes. Onder een microscoop, ze schenen optische pincetlasers op de membranen.

Toen ze de laser aanzetten en de straal bewogen, ze ontdekten dat de lipide-vlotten met hen meebewogen:

Ze richtten ook de warmte van de laser rechtstreeks op de vlotten om ze te smelten, waardoor ze zich in kleinere stukjes verspreidden. Vervolgens, ze schakelden de laser uit om te ontdekken dat de verstrooide stukjes weer bij elkaar kwamen in een kristalachtige vorm:

Dr. Elani zei:"We hebben het vermogen van de laser gewijzigd om verschillende niveaus van warmte van het systeem te leveren, en kon domeinen smelten die verschillende smelttemperaturen hadden vanwege hun verschillende lipidesamenstelling. Dit is een snelle en gemakkelijke manier om de smelttemperatuur van domeinen te bepalen."

Dr. Elani voegde toe:"Optisch pincet is eerder gebruikt om een ​​groot aantal cellulaire processen te bestuderen - van het vouwen van eiwitten, op de werking van ribosomen en het manipuleren van hele cellen. Onze technologieën maken de weg vrij voor een diep begrip van de onderliggende biofysica van lipid rafts en domeinen, en van hun biologische betekenis."

Co-auteur professor Oscar Ces, ook van Imperial's Department of Chemistry, zei:"In 2018, Arthur Ashkin won de Nobelprijs voor natuurkunde voor het gebruik van een optisch pincet om deeltjes te grijpen, atomen, moleculen, en levende cellen met hun laserstraal 'vingers'. Nu hebben we nog meer functies van deze fascinerende lichtstralen ontdekt."

De auteurs zeggen dat ze nieuwe hardware moeten ontwikkelen om dieper inzicht te krijgen in hoe lipid rafts ziektes beïnvloeden, maar eerst, ze zullen de techniek toepassen op biologische membranen - die niet door de mens zijn gemaakt.

Ze hopen dat hun volgende onderzoeksfase ons begrip van deze mysterieuze lipide-vlotten verder zal verbeteren.

"Directe manipulatie van vloeibare geordende lipidemembraandomeinen met behulp van optische vallen" door Mark S. Friddin, Guido Bolognesi, Ali Salehi-Reyhani, Oscar Cees, &Yuval Elani. Gepubliceerd 29 januari 2019 in Natuur Communicatiechemie .