A troca de material e informações no nível de células individuais requer transporte e sinalização no nível da membrana plasmática que envolve a célula. O estudo de mecanismos em dimensões tão pequenas apresenta aos pesquisadores enormes desafios. Recentemente, pesquisadores queriam determinar a função e distribuição do colesterol, um componente importante da membrana. Até aqui, o colesterol só pode ser marcado em uma extensão muito limitada com corantes fluorescentes, que pode ser visualizado ao microscópio sem danificar a membrana. Pesquisadores da Universidade de Münster (Alemanha) desenvolveram um método para contornar essas dificuldades. Eles sintetizaram um novo composto com propriedades semelhantes às do colesterol, mas que podem ser marcados com corantes e visualizados em células vivas. Lá, o composto imita realisticamente o comportamento do colesterol natural.

"Nossa nova abordagem oferece um enorme potencial para a dinâmica da membrana de imagem em células vivas, "diz o Prof. Volker Gerke, um dos líderes do estudo. O trabalho é resultado de um estudo interdisciplinar envolvendo químicos orgânicos, bioquímicos e biofísicos. O estudo aparece na edição atual da revista. Biologia Química Celular .

As células do corpo são colocadas em uma espécie de envelope protetor, a membrana plasmática, que separa a célula de seu ambiente. As células também contêm membranas internas que separam os componentes individuais uns dos outros e regulam o movimento das substâncias entre os diferentes espaços internos. Colesterol, uma substância gordurosa, é um componente importante das membranas, garantindo seu funcionamento adequado.

Para gerar substâncias que se comportam de forma semelhante ao colesterol natural, os químicos orgânicos liderados pelo Prof. Frank Glorius primeiro sintetizaram uma série de compostos químicos. Como substância inicial, eles usaram colesterol natural, que foi transformado em um certo sal orgânico, um sal imidazólio. "Já sabíamos de estudos anteriores que esses sais interagem bem com biomoléculas e, portanto, são adequados para experimentos celulares, "diz Frank Glorius, que também liderou o estudo.

A fim de comparar as propriedades biofísicas dos compostos recentemente sintetizados com as do colesterol natural, os pesquisadores incorporaram as substâncias a modelos de membranas sintéticas constituídas por fosfolipídios (esses fosfolipídios constituem o principal componente das membranas). Os bioquímicos e biofísicos do grupo do Prof. Dr. Hans-Joachim Galla mediram como as novas substâncias afetaram a temperatura de transição de fase das membranas modelo, e como eles mudaram a fluidez na camada de fosfolipídios em diferentes temperaturas. "Depois de avaliar os dados, finalmente decidimos por três compostos que exibiam propriedades muito semelhantes às do colesterol natural, "diz Lena Rakers, um Ph.D. estudante de Química Orgânica e um dos dois primeiros autores do estudo.

Os pesquisadores selecionaram esses compostos para examiná-los em membranas celulares vivas, assim estudando-os em estruturas ainda mais complexas. Para este propósito, eles usaram culturas de células epiteliais humanas - células HeLa - bem como células de vasos sanguíneos humanos, Células HUVEC. Devido à sua estrutura, as substâncias recém-sintetizadas se encaixavam bem nas membranas celulares. Com o auxílio da espectrometria de massa de superfície, os pesquisadores mediram as moléculas da membrana e puderam mostrar que os compostos se comportavam de maneira muito semelhante ao colesterol natural nas células vivas, também.

Por causa de sua estrutura, uma das novas substâncias poderia ser marcada com corantes fluorescentes. Para este fim, os pesquisadores anexaram um grupo azida à substância. Eles então ligaram os corantes a este grupo de azida usando a química do clique - um método eficaz que permite que componentes moleculares sejam unidos com base em algumas reações químicas. Finalmente, os bioquímicos visualizaram a substância em células vivas usando microscopia confocal de alta resolução. Desta maneira, eles foram capazes de observar sua distribuição e mudanças dinâmicas. "Essas análises também mostraram que o novo composto se comportou de forma análoga ao colesterol celular, "diz David Grill, um Ph.D. aluno de Bioquímica e o outro primeiro autor do estudo. Uma grande vantagem do novo método é que durante todo o processo, os componentes e as propriedades da membrana celular permaneceram intactos.

No futuro, os pesquisadores querem continuar a desenvolver seu método e testar as novas substâncias em estudos celulares adicionais usando métodos de imagem microscópica. Um de seus objetivos é usar a química do clique para anexar corantes fluorescentes e outras moléculas aos novos compostos para introduzir mudanças seletivas na membrana.