Een onderzoeksteam onder leiding van professor Dae-ha Seo van het Departement Natuurkunde en Scheikunde, Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology, heeft met succes een nieuwe technologie ontwikkeld voor optische microscopieanalyse – bekend als lipid-MAP – die de microscopische fasescheiding kan waarnemen in het celmembraan.

Deze nieuwe technologie, die traditionele microscopie combineert met nanochemie en machinaal leren, zal naar verwachting een belangrijke experimentele strategie bieden om te onderzoeken hoe celsignalering op het niveau van één molecuul wordt gereguleerd. Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Analytical Chemistry .

Cellen, omgeven door het celmembraan, zijn de basisbouwstenen van alle levende organismen. Er bestaat een nanoschaal, microscopische en eilandachtige lipidestructuur in het celmembraan. De structuur speelt een cruciale rol in de interactie tussen biomoleculen, chemische reacties en signalering. Het is echter moeilijk om de structuur direct waar te nemen met de bestaande observatiemethoden.

Met behulp van gouden nanosondes en machine learning-technologie is een onderzoeksteam onder leiding van professor Dae-ha Seo erin geslaagd structurele eigenschappen op nanoniveau kwantitatief te identificeren. Door het fenomeen oppervlakte-plasmonresonantie hebben gouden nanodeeltjes de eigenschap licht helder te verstrooien. Met behulp van deze eigenschap heeft het onderzoeksteam een ​​systeem geïmplementeerd dat directe observatie van de beweging van afzonderlijke moleculen mogelijk maakt door gouden nanodeeltjes aan lipidemoleculen te binden.

Door een analysetechniek te introduceren op basis van machine learning-algoritmen detecteerde het onderzoeksteam veranderingen in de beweging van lipidemoleculen gedurende een korte tijdsperiode (0,01 tot 0,1 seconde) en identificeerde daarmee met succes de microfasescheidingsstructuur van het celmembraan. .

Het is bekend dat de microlipide-eilandstructuur, ook wel het lipidenvlot genoemd, voornamelijk bestaat uit cholesterol en verzadigde lipiden, die lokaal worden verzameld. Het onderzoeksteam bevestigde dat de grootte en eigenschappen van de structuur worden bepaald door de moleculaire samenstelling van het celmembraan, en onthulde dat deze kan veranderen op basis van het cholesterolgehalte in het celmembraan of als gevolg van andere omgevingsfactoren.

Professor Seo verklaarde:"Dit is de eerste technologie die lipidenvlotten in realtime over een breed bereik in beeld brengt, en de ruimtelijke en temporele resolutie is uitstekend. Ik hoop dat de onderzoeksresultaten zullen dienen als basis voor een fundamenteel begrip van de celfunctie en het ziektemechanisme , en zal zich ontwikkelen tot precisiediagnostische technologie voor ziekten."

Meer informatie: Jiseong Park et al., Analyse van faseheterogeniteit in lipidenmembranen met behulp van tracking van één molecuul in levende cellen, Analytische chemie (2023). DOI:10.1021/acs.analchem.3c02655

Journaalinformatie: Analytische chemie

Aangeboden door Daegu Gyeongbuk Instituut voor Wetenschap en Technologie (DGIST)