Ученые разработали новые флуоресцентные зонды, которые доказывают существование структур клеточных мембран, называемых «липидными плотами», что позволяет исследователям изучать, как токсины и вирусы проникают в клетки.
Ученые из Японии, Индии и США впервые наблюдали липидные рафты в живых клетках. Эти плоты представляют собой активные участки клеточной мембраны, ответственные за передачу сигнала, а также за поступление токсинов в клетки.
Существование липидных рафтов предполагалось более 25 лет, но никогда не наблюдалось в живых клетках.
Чтобы решить эту загадку, команда сосредоточилась на поведении ганглиозидов: липидных молекул, которые, как считалось, играют центральную роль в формировании липидных рафтов.
Однако ученые лишь смутно понимали, как работают ганглиозиды, потому что до сих пор у них не было зондов, которые могли бы точно отслеживать движения липидов. Предыдущие аналоги ганглиозидов (к которым присоединен флуоресцентный краситель) не разделялись на рафты даже в искусственных модельных системах. Исследователи подозревают, что красители были гидрофобными и изменяли взаимодействие ганглиозида с клеточной мембраной.
Итак, вместо того, чтобы просто прикрепить флуоресцентный маркер к ганглиозиду, команда химически синтезировала четыре целых ганглиозида с флуоресцентными маркерами, прикрепленными в определенных местах. Они определили, какие из них точно имитируют настоящие ганглиозиды, разделив их на рафты в модельной системе.
Когда группа ученых ввела новые аналоги в живую клетку и использовала изображение высокой четкости с одиночной флуоресцентной молекулой, они, наконец, впервые смогли непосредственно задокументировать действия конкретных ганглиозидов в живой клетке.
Исследователи наблюдали, как ганглиозиды образуют липидные рафты с холестерином и рецепторным белком CD59. Оказывается, эти молекулы кратковременно взаимодействуют в течение всего десятков миллисекунд, образуя липидный рафт, а затем быстро перемещаются, образуя новый рафт. Поэтому раньше никто не мог наблюдать плоты в реальных камерах.
«Наши результаты установили концепцию динамических [липидных рафтов]: составляющие их молекулы собираются в [плоты], выполняют свою работу [быстро], а затем удаляются, чтобы следующая сборка выполнила следующую задачу», - говорит Доктор Кеничи Судзуки из Института интегрированных наук о клеточных материалах Киотского университета и соавтор статьи.