Observación directa de la dinámica a nanoescala de los lípidos de membrana en una célula viva

Área de la Ciencia:

• Biología celular Biología celular.
• La biofísica es la biofísica.
• El microscopio de la microscopía.

Sus antecedentes:

• Las interacciones lipídicas mediadas por el colesterol son cruciales para los procesos de membrana como la señalización.
• La existencia y el tamaño de los nanodomains lipídicos ("rafts") se debaten debido a las limitaciones de detección.
• La microscopía óptica existente se esfuerza por resolver las estructuras dentro del rango de 5-200 nm de las balsas putativas.

Objetivo del estudio:

• Investigar la existencia y la dinámica de los nanodomainos lipídicos en las membranas celulares vivas.
• Desarrollar y aplicar una técnica capaz de resolver las interacciones moleculares a nanoescala.
• Para caracterizar el comportamiento de lípidos y proteínas específicas dentro de estos dominios.

Principales métodos:

• Se empleó nanoscopia de fluorescencia de campo lejano de agotamiento de emisión estimulada (STED).
• La técnica fue afinada para sondear áreas a nanoescala (<20 nm) en la membrana plasmática.
• Se detectaron moléculas lipídicas de difusión única y su dinámica se registró de manera no invasiva.

Principales resultados:

• Se observó que los esfingolipidos y las proteínas ancladas al glicosilfosfatidilinositol quedaban atrapados transitoriamente.
• Estas moléculas formaron complejos dentro de áreas de <20 nm de diámetro, con una duración de aproximadamente 10-20 ms.
• A diferencia de los fosfoglicerolipidos, estas moléculas específicas mostraron un comportamiento distinto dentro de los complejos mediados por el colesterol.

Conclusiones:

• La nanoscopia STED puede detectar moléculas individuales en dominios de nanoescala dentro de las células vivas.
• Existen complejos moleculares mediados por el colesterol que atrapan transitoriamente lípidos y proteínas específicas.
• Este método de registro óptico ofrece una nueva y poderosa manera de estudiar la dinámica biomolecular a nanoescala.