Membranas biológicas, como aquelas que cercam as células animais, são constituídos por lipídios e proteínas. Como essas moléculas geralmente não se misturam bem, eles são distribuídos em diferentes regiões da membrana. Essa segregação é alcançada de várias maneiras, incluindo a formação de domínios com base em lipídios específicos, como colesterol ou esfingomielina (SM). Esses dois lipídios são necessários para a geração de domínios de jangada dependentes de colesterol, que são necessários para a sinalização dentro da membrana plasmática. Contudo, não estava claro como os SMs interagiam com outras moléculas de domínios de jangada, principalmente por causa da falta de uma sonda sintética adequada de SM. Agora, a pesquisa liderada pela Universidade de Osaka em colaboração com o JST ERATO Lipid Active Structure Project desenvolveu novas moléculas sintéticas fluorescentes (análogos) que imitam estruturalmente os SMs e podem ser estudados em células vivas. O estudo foi relatado em Journal of Cell Biology .

Os análogos SM fluorescentes existentes se comportam de maneira diferente de suas contrapartes naturais totalmente funcionais. Por exemplo, eles geralmente se separam em um tipo diferente de fase fluida daquele visto nas membranas vivas. Além disso, aqueles análogos sintéticos que se dividem na fase de fluido correta produzem um sinal fluorescente fraco, rapidamente perdem seu pigmento, ou às vezes precisa ser excitado pela luz ultravioleta.

Os pesquisadores da Universidade de Osaka superaram essas limitações com análogos SM fluorescentes, juntando vários compostos químicos fluorescentes (fluoróforos) que eram altamente hidrofílicos à parte lipídica hidrofóbica (principalmente cadeias de acila) da molécula sintética. "Tomamos o cuidado de garantir que a carga positiva do grupo de cabeça fosse mantida, não modificando sua parte lipídica, "O co-primeiro autor Masanao Kinoshita diz." Isso foi conseguido mantendo os compostos fluorescentes longe do grupo principal usando um componente de ligação longo. "

Depois de confirmar que as moléculas sintéticas se comportaram de forma semelhante ao SM natural usando membranas de modelo simples, em seguida, a equipe usou imagens de molécula única altamente sensíveis para monitorar o papel dos SMs nas membranas de células vivas.

"Observamos interações dos análogos SM entre si e com CD59, que é um tipo de receptor lipídico comumente usado para ligar proteínas à membrana plasmática, "O autor correspondente Nobuaki Matsumori diz." Essas interações às vezes requerem a presença de colesterol, bem como um componente de álcool dos SMs. "

Uma análise mais aprofundada revelou o comportamento dinâmico dos SMs à medida que eles rapidamente se associavam e se dissociavam dos domínios da jangada envolvendo diferentes formações de CD59 e com a membrana plasmática. Essas descobertas podem ajudar na modificação de futuras interações moleculares, como aumentar sua taxa ou complexidade.