Cholesterol is cruciaal voor de vorming van de celmembranen van zoogdieren en maakt deel uit van veel levensprocessen. Een van de meest controversiële concepten in de biofysica is de hypothese van de zogenaamde lipid rafts:gebieden met hoge concentraties cholesterol en glycosfingolipiden in membranen. Deze lipide vlotten, ook bekend als lipide-microdomeinen, zijn gebieden van het celmembraan waarin lipiden en cholesterol zich ophopen en een belangrijke rol spelen in de celfunctie. Momenteel, de aanwezigheid van lipide-vlotten in levende cellen is slechts een hypothese, want hoewel verschillende laboratoriumstudies hebben geprobeerd ze te simuleren door twee soorten lipiden en cholesterol te mengen, niemand is erin geslaagd ze te detecteren of te bepalen of ze echt bestaan, hoe ze worden gevormd en hoe ze functioneren in levende cellen.

Het vermoeden bestaat dat lipid rafts ook verantwoordelijk zijn voor het ontstaan ​​van ziekten zoals Creutzfeldt-Jakob of AIDS, waarvan de ziekteverwekkers er doorheen gaan om de cellen binnen te gaan. Daarom, het begrijpen van hun mechanisme is van fundamenteel belang om te bepalen hoe deze ziekten zich ontwikkelen.

Een team van natuurkundigen onder leiding van de onderzoeker van de afdeling Chemische Technologie van de URV, Vladimir Baulin, heeft een experiment ontworpen dat de vorming van een nieuw type lipide-vlot op nanometrische schaal simuleert rond objecten die in de membranen zijn vastgezet, zoals eiwitten en ionenkanalen. De resultaten van deze studie zijn gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven .

"Ionenkanalen zijn een soort transmembraaneiwit - dat wil zeggen, ze overspannen het hele celmembraan - dat, in combinatie met eiwitten, laat specifieke ionen van de ene kant van het membraan naar de andere gaan. Ze maken er deel van uit en bevatten cholesterol. De rol die transmembraaneiwitten spelen bij de mogelijke vorming van deze cholesterolnanodomeinen is onbekend, ’ zegt Vladidimir Baulin over de onderzoeksresultaten.

In dit onderzoek, de wetenschappers hebben een experiment uitgevoerd met een lipidemembraan dat qua grootte erg lijkt op menselijke cellen, en de afmeting en samenstelling van het cholesterol. Ze vervingen het transmembraaneiwit door een ultrakorte koolstofnanobuis van 10 nanometer lang. En na een reeks simulaties bevestigden ze dat deze domeinen - de lipid rafts - zeer dynamisch zijn, ze vormen en verdwijnen dan om zich weer te vormen en ze bestaan ​​voor ongeveer 10 nanoseconden.

Het team deed ook een andere belangrijke ontdekking over de rol van cholesterol in membranen:cholesterol kan verantwoordelijk zijn voor het destabiliseren van de membranen en het helpen van objecten met nanometrische afmetingen om de cellen binnen te komen. "Het was alsof je de sleutel vond om deuren te openen en te sluiten door een membraan, " zei Vladimir Baulin. "We ontdekten dat wanneer er hoge concentraties cholesterol zijn, nanobuisjes kunnen spontaan het membraan verlaten in een kwestie van milliseconden. Maar als het membraan geen cholesterol heeft, ze blijven binnen opgesloten."

Deze studie kan dienen om nieuwe cruciale benaderingen te ontwikkelen voor het onderzoeken van lipid rafts, dus de ontwikkeling van sommige ziekten en celprocessen zal ook beter worden begrepen.