Kolesterol är avgörande för bildandet av cellmembranen hos däggdjur och är en del av många livsprocesser. Ett av de mest kontroversiella begreppen inom biofysik är hypotesen om de så kallade lipidflotterna:områden med höga koncentrationer av kolesterol och glykosfingolipider i membran. Dessa lipidflottar, även känd som lipidmikrodomäner, är områden i cellmembranet där lipider och kolesterol ackumuleras och spelar en viktig roll för cellfunktionen. För närvarande, förekomsten av lipidflottar i levande celler är bara en hypotes eftersom även om olika laboratoriestudier har försökt simulera dem genom att blanda två typer av lipid och kolesterol, ingen har lyckats upptäcka dem eller avgöra om de verkligen existerar, hur de bildas och hur de fungerar i levande celler.

Man misstänker att lipidflottar också är ansvariga för uppkomsten av sjukdomar som Creutzfeldt-Jakob eller AIDS, vars patogener passerar genom dem för att komma in i cellerna. Därför, att förstå deras mekanism är grundläggande för att bestämma hur dessa sjukdomar utvecklas.

Ett team av fysiker under ledning av forskaren vid URV:s avdelning för kemiteknik Vladimir Baulin har designat ett experiment som simulerar bildandet av en ny typ av lipidflotta i nanometrisk skala runt föremål som är inträngda i membranen som proteiner och jonkanaler. Resultaten av denna studie har publicerats i tidskriften Fysiska granskningsbrev .

"Jonkanaler är ett slags transmembranprotein - det vill säga, de spänner över hela cellmembranet – vilket, i kombination med proteiner, tillåta specifika joner att passera från ena sidan av membranet till den andra. De är en del av det och innehåller kolesterol. Rollen transmembranproteiner spelar i den möjliga bildningen av dessa kolesterolnanodomäner är okänd, " säger Vladidimir Baulin om forskningsresultaten.

I denna forskning, forskarna har genomfört ett experiment med ett lipidmembran som mycket liknar mänskliga celler när det gäller storleksskalan, och dimensionen och sammansättningen av kolesterolet. De ersatte transmembranproteinet med ett ultrakortt kolnanorör - 10 nanometer långt. Och efter en serie simuleringar bekräftade de att dessa domäner - lipidflotterna - är mycket dynamiska, de bildas och försvinner sedan bara för att bildas igen och de existerar i ungefär 10 nanosekunder.

Teamet gjorde också en annan viktig upptäckt om kolesterolets roll i membran:kolesterol kan vara ansvarigt för att destabilisera membranen och hjälpa nanometriska föremål att komma in i cellerna. "Det var som att hitta nyckeln för att öppna och stänga dörrar genom ett membran, " sa Vladimir Baulin. "Vi upptäckte att när det finns höga koncentrationer av kolesterol, nanorör kan spontant lämna membranet på en fråga om millisekunder. Men om membranet inte har kolesterol, de förblir instängda."

Denna studie kan tjäna till att utveckla nya avgörande tillvägagångssätt för forskning om lipidflottar, så utvecklingen av vissa sjukdomar och cellprocesser kommer också att förstås bättre.