Biologiska membran, såsom de som omger djurcellerna, består av lipider och proteiner. Eftersom dessa molekyler vanligtvis inte blandas bra, de fördelas inom olika delar av membranet. Denna segregation uppnås på ett antal sätt, inklusive bildandet av domäner baserade på speciella lipider såsom kolesterol eller sfingomyelin (SM). Dessa två lipider krävs för generering av kolesterolberoende flotte-domäner, som är nödvändiga för signalering inom plasmamembranet. Dock, det var inte klart hur SMs interagerade med andra molekyler av flottdomäner, främst på grund av bristen på en lämplig syntetisk sond av SM. Nu, forskning som leds av Osaka University i samarbete med JST ERATO Lipid Active Structure Project har utvecklat nya fluorescerande syntetiska molekyler (analoger) som strukturellt efterliknar SM och kan studeras i levande celler. Studien rapporterades i Journal of Cell Biology .

Befintliga fluorescerande SM -analoger beter sig annorlunda än sina fullt fungerande naturliga motsvarigheter. Till exempel, de separerar vanligtvis i en annan typ av vätskefas från den som ses i levande membran. Dessutom, de syntetiska analoger som splittras i rätt vätskefas ger en svag fluorescerande signal, snabbt tappar sitt pigment, eller ibland behöver bli upphetsad av UV -ljus.

Forskare vid Osaka University övervann dessa begränsningar med fluorescerande SM -analoger genom att ansluta flera fluorescerande kemiska föreningar (fluoroforer) som var mycket hydrofila till den hydrofoba lipiddelen (främst acylkedjor) i den syntetiska molekylen. "Vi såg till att den positiva laddningen för huvudgruppen bibehölls genom att inte ändra dess lipiddel, "förste författaren Masanao Kinoshita säger." Detta uppnåddes genom att hålla de fluorescerande föreningarna borta från huvudgruppen med hjälp av en lång länkkomponent. "

Efter att ha bekräftat att de syntetiska molekylerna betedde sig på samma sätt som naturligt SM genom att använda enkla modellmembran, laget använde därefter mycket känslig enmolekylär avbildning för att övervaka SM:s roll i levande cellmembran.

"Vi observerade interaktioner mellan SM -analogerna med varandra och med CD59, som är en typ av lipidreceptor som vanligtvis används för att koppla proteiner till plasmamembranet, "motsvarande författare Nobuaki Matsumori säger." Dessa interaktioner visade sig ibland kräva förekomst av kolesterol och en alkoholkomponent i små och medelstora företag. "

Ytterligare analys avslöjade SM:s dynamiska beteende när de snabbt associerade och dissocierade från flottdomäner som involverade olika formationer av CD59 och med plasmamembranet. Dessa fynd kan hjälpa till att modifiera framtida molekylära interaktioner som att öka deras hastighet eller komplexitet.