Configuración experimental (a) Esquema de las transiciones observadas en presencia de NaCl 0,2 M. Las GUV adsorbidas no siempre pasaron a SLB, y es sobre estas estructuras donde se podrían manipular los dominios. b Imágenes de fluorescencia de GUV adsorbidas que se transforman en SLB. Como se esperaba, el área encerrada por el perímetro de fluorescencia (rojo) aumentó, y la intensidad de fluorescencia media por unidad de área disminuyó tras la deposición de SLB. c Imagen de fluorescencia y esquema del dominio Lo / Ld en una GUV adsorbida, con el láser (rojo) atrapando la interfaz de dominio. Los dominios se manipularon a potencias de láser de 0,23 W (en la trampa). Todas las barras de escala =10 µm. Crédito: Química de las comunicaciones (2019). DOI:10.1038 / s42004-018-0101-4
Por primera vez, Los científicos han utilizado rayos de luz para manipular balsas de lípidos en membranas celulares artificiales.
Las balsas lipídicas son dominios, o áreas, de proteínas y lípidos (grasas) que flotan libremente en las membranas celulares, la capa de proteínas y lípidos que rodea una célula.
Estas estructuras, que flotan en las membranas como icebergs, desempeñan papeles importantes pero misteriosos en la señalización celular que aún no se han explicado completamente.
Sin embargo, hasta ahora, nuestra capacidad para estudiarlos ha sido limitada, en gran parte porque no hemos podido moverlos o manipularlos.
Una nueva investigación del Imperial College de Londres ha demostrado que las pinzas ópticas, la tecnología basada en láser que ganó el Premio Nobel de Física de 2018, puede moverse, derretir, dispersión, y cristalizar balsas lipídicas artificiales cuando se dirigen a membranas celulares artificiales. Estas balsas artificiales se crearon para imitar las balsas de lípidos en las membranas celulares biológicas.
Los autores dicen que sus hallazgos podrían ayudar a mejorar nuestra comprensión del papel de las balsas de lípidos en procesos biológicos clave como la comunicación y su vínculo con la enfermedad.
El autor principal, el Dr. Yuval Elani, del Departamento de Química de Imperial, dijo:"Estas pinzas ligeras han iluminado un nuevo camino de investigación. Ahora tenemos el poder de manipular balsas de lípidos, podemos descubrir mucho más ".
La investigación se publica en Nature Química de las comunicaciones .
Iluminando el camino
Para realizar el estudio, los investigadores crearon membranas celulares artificiales que contienen balsas de lípidos en portaobjetos de vidrio. Bajo un microscopio iluminaron las membranas con láseres de pinzas ópticas.
Cuando encendieron el láser y movieron el rayo, encontraron que las balsas de lípidos se movían con ellos:
También enfocaron el calor del láser directamente en las balsas para derretirlas. lo que hizo que se dispersaran en pedazos más pequeños. Luego, apagaron el láser para encontrar que las piezas dispersas volvían a juntarse en forma de cristal:
El Dr. Elani dijo:"Alteramos la potencia del láser para entregar diferentes niveles de calor del sistema, y podría fundir dominios que tuvieran diferente temperatura de fusión debido a su diferente composición lipídica. Esta es una forma rápida y fácil de determinar la temperatura de fusión de los dominios ".
El Dr. Elani agregó:"Las pinzas ópticas se han utilizado anteriormente para estudiar una serie de procesos celulares, desde el plegamiento de proteínas, a la acción de los ribosomas y a la manipulación de células completas. Nuestras tecnologías allanan el camino para una comprensión profunda de la biofísica subyacente de los dominios y balsas de lípidos, y de su significado biológico ".
Coautor Profesor Oscar Ces, también del Departamento de Química de Imperial, dijo:"En 2018, Arthur Ashkin ganó el Premio Nobel de Física por usar pinzas ópticas para agarrar partículas, átomos, moléculas, y células vivas con sus 'dedos' de rayo láser. Ahora hemos descubierto aún más funciones de estos fascinantes rayos de luz ".
Los autores dicen que necesitarán desarrollar nuevo hardware para obtener conocimientos más profundos sobre cómo las balsas de lípidos afectan las enfermedades. pero primero, aplicarán la técnica a las membranas biológicas, las que no son artificiales.
Esperan que su próxima etapa de investigación mejore aún más nuestra comprensión de estas misteriosas balsas de lípidos.
"Manipulación directa de dominios de membrana lipídica ordenados en líquido utilizando trampas ópticas" por Mark S. Friddin, Guido Bolognesi, Ali Salehi-Reyhani, Oscar Ces, Y Yuval Elani. Publicado 29 enero 2019 en Naturaleza Química de las comunicaciones .
