El intercambio de material e información a nivel de células individuales requiere transporte y señalización a nivel de la membrana plasmática que encierra la célula. El estudio de mecanismos en dimensiones tan pequeñas presenta a los investigadores enormes desafíos, por ejemplo, cuando quieren descubrir cómoun componente importante de la membrana, el colesterol, se comporta y se distribuye. Hasta ahora, el colesterol solo puede marcarse en un grado muy limitado con tintes fluorescentes, que pueden visualizarse bajo el microscopio sin dañar la membrana. Investigadores de la Universidad deMünster Alemania ha desarrollado un método que les permite sortear estas dificultades: sintetizaron un nuevo tipo de compuesto que tiene propiedades similares a las del colesterol, pero que puede etiquetarse con colorantes y visualizarse en células vivas.imita de manera realista el comportamiento del colesterol natural ". Nuestro nuevo enfoque ofrece un enorme potencial para generar imágenes de la dinámica de la membrana en living células ", dice el profesor Volker Gerke, uno de los líderes del estudio y coordinador del Clúster de Excelencia de Celdas en Movimiento.El trabajo es el resultado de un estudio interdisciplinario con químicos orgánicos, bioquímicos y biofísicos.El estudio aparece en la edición actual de la revista Biología Química Celular .
La historia detallada
Las células del cuerpo están encerradas en una especie de envoltura protectora: la membrana plasmática, que separa la célula de su entorno. Las células también contienen membranas internas que separan los componentes individuales de la célula entre sí y regulan el movimiento de sustanciasentre los diferentes "espacios". El colesterol, una sustancia similar a la grasa, es un componente importante de las membranas para garantizar que funcionen correctamente.
Síntesis de nuevos compuestos
Para generar sustancias que se comporten de manera similar al colesterol natural, el grupo de investigación de químicos orgánicos dirigido por el Prof. Frank Glorius sintetizó por primera vez una serie de compuestos químicos. Como sustancia de partida, utilizaron colesterol natural, que se transformó en un cierto orgánicosal, una sal de imidazolio. "Ya sabíamos por estudios previos que estas sales interactúan bien con las biomoléculas y, por lo tanto, son adecuadas para experimentos celulares", dice Frank Glorius, quien también dirigió el estudio. Para comparar las propiedades biofísicas de los recién sintetizadoscompuestos con los del colesterol natural, los investigadores incorporaron las sustancias a las membranas modelo sintéticas que consisten en fosfolípidos estos fosfolípidos constituyen el componente principal de las membranas. Bioquímicos y biofísicos en el Grupo de Excelencia en el grupo del Prof. Dr. Hans-JoachimGalla midió, entre otras cosas, cómo las nuevas sustancias afectaron la temperatura de transición de fase demodelo de membranas y cómo cambiaron la fluidez en la capa de fosfolípidos a diferentes temperaturas."Después de evaluar los datos, finalmente nos decidimos por tres compuestos que exhibían propiedades muy similares a las del colesterol natural", dice Lena Rakers, estudiante de doctorado en Química Orgánica y uno de los dos primeros autores del estudio.
Experimentos en células vivas
Los investigadores seleccionaron estos compuestos para examinarlos en las membranas celulares vivas, estudiándolos en estructuras aún más complejas. Para este propósito, utilizaron cultivos de células epiteliales humanas - células HeLa - así como células de sangre humanavasos, células HUVEC. Debido a su estructura, las sustancias recién sintetizadas encajan bien en las membranas celulares. Con la ayuda de la espectrometría de masa superficial, los investigadores midieron las moléculas en la membrana y pudieron demostrar que los compuestos se comportaron de manera muy similar acolesterol natural en células vivas también.
Debido a su estructura, una de las nuevas sustancias podría etiquetarse con tintes fluorescentes. Con este fin, los investigadores unieron un grupo azida a la sustancia. Luego vincularon los tintes a este grupo azida usando química de clic, un método efectivopermitiendo que los componentes moleculares se unan sobre la base de algunas reacciones químicas. Finalmente, los bioquímicos visualizaron la sustancia en células vivas utilizando microscopía confocal de alta resolución. De esta manera, pudieron observar su distribución y cambios dinámicos ".también mostró que el nuevo compuesto se comportó de manera análoga al colesterol celular ", dice David Grill, estudiante de doctorado en Bioquímica y el otro primer autor del estudio. Una gran ventaja del nuevo método es que durante todo el proceso los componentes y las propiedades dela membrana celular permaneció intacta
En el futuro, los investigadores desean continuar desarrollando su método y probar las nuevas sustancias en otros estudios celulares utilizando una variedad de métodos de imágenes microscópicas. Uno de sus objetivos es utilizar la química de clic para unir tintes fluorescentes y otras moléculas a los nuevos compuestospara eventualmente introducir cambios selectivos en la membrana.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Münster . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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