Membranas biológicas, como las que rodean las células animales, se componen de lípidos y proteínas. Debido a que estas moléculas no suelen mezclarse bien, se distribuyen en diferentes regiones de la membrana. Esta segregación se logra de varias formas, incluida la formación de dominios basados ​​en lípidos particulares como el colesterol o la esfingomielina (SM). Estos dos lípidos son necesarios para la generación de dominios de balsa dependientes del colesterol, que son necesarios para la señalización dentro de la membrana plasmática. Sin embargo, no estaba claro cómo interactuaban los SM con otras moléculas de dominios de balsa, principalmente debido a la falta de una sonda sintética adecuada de SM. Ahora, La investigación dirigida por la Universidad de Osaka en colaboración con JST ERATO Lipid Active Structure Project ha desarrollado nuevas moléculas sintéticas fluorescentes (análogos) que imitan estructuralmente las SM y pueden estudiarse en células vivas. El estudio se informó en Revista de biología celular .

Los análogos de SM fluorescentes existentes se comportan de manera diferente a sus contrapartes naturales completamente funcionales. Por ejemplo, por lo general, se separan en un tipo diferente de fase líquida de la que se observa en las membranas vivas. Es más, aquellos análogos sintéticos que se dividen en la fase fluida correcta producen una señal fluorescente débil, pierden rápidamente su pigmento, o, a veces, necesita excitarse con la luz ultravioleta.

Los investigadores de la Universidad de Osaka superaron estas limitaciones con análogos de SM fluorescentes al unir varios compuestos químicos fluorescentes (fluoróforos) que eran altamente hidrófilos a la parte lipídica hidrófoba (principalmente cadenas de acilo) de la molécula sintética. "Nos encargamos de asegurarnos de que la carga positiva del grupo de cabeza se mantuviera al no modificar su parte lipídica, ", dice el co-primer autor Masanao Kinoshita." Esto se logró manteniendo los compuestos fluorescentes lejos del grupo de cabeza utilizando un componente de enlace largo ".

Después de confirmar que las moléculas sintéticas se comportaron de manera similar al SM natural mediante el uso de membranas modelo simples, A continuación, el equipo utilizó imágenes de una sola molécula altamente sensibles para monitorear el papel de los SM en las membranas de las células vivas.

"Observamos interacciones de los análogos SM entre sí y con CD59, que es un tipo de receptor de lípidos que se usa comúnmente para unir proteínas a la membrana plasmática, ", dice el autor correspondiente Nobuaki Matsumori." Se demostró que estas interacciones a veces requieren la presencia de colesterol, así como un componente de alcohol de los SM ".

Un análisis más detallado reveló el comportamiento dinámico de los SM a medida que se asociaban y disociaban rápidamente de los dominios en balsa que involucraban diferentes formaciones de CD59 y con la membrana plasmática. Estos hallazgos pueden ayudar a modificar futuras interacciones moleculares, como aumentar su velocidad o complejidad.