p Para quem não está envolvido com química ou biologia, imaginar uma célula provavelmente traz à mente várias discretas, objetos em forma de bolha; talvez o núcleo, mitocôndria, ribossomos e semelhantes. p Há uma parte que costuma ser esquecida, salve, talvez, uma linha irregular indicando a borda da célula:a membrana. Mas seu papel como porteiro é essencial, e uma nova técnica de imagem desenvolvida na McKelvey School of Engineering da Washington University em St. Louis está fornecendo uma maneira de ver, ao contrário de através, tão transparente, gordinho, invólucro de proteção.

p A nova técnica, desenvolvido no laboratório de Matthew Lew, professor assistente no Departamento Preston M. Green de Engenharia Elétrica e de Sistemas, permite aos pesquisadores distinguir coleções de moléculas de lipídios da mesma fase - as coleções são chamadas de nanodomínios - e determinar a composição química dentro desses domínios.

p Os detalhes desta técnica - microscopia de localização de orientação de molécula única, ou SMOLM — foram publicados online em 21 de agosto em Angewandte Chemie , o jornal da Sociedade Química Alemã.

p Editores da revista - uma das principais em química geral - selecionaram o artigo de Lew como um "Artigo Quente" sobre o tópico de artigos em nanoescala. Os Hot Papers se distinguem por sua importância em um campo de grande interesse em rápida evolução.

p Usando tecnologias de imagem tradicionais, é difícil dizer o que está "dentro" versus "fora" de um mole, objeto transparente como uma membrana celular, Lew disse, particularmente sem destruí-lo.

p "Queríamos uma maneira de ver a membrana sem métodos tradicionais" - como inserir um marcador fluorescente e observá-lo se mover através da membrana ou usar espectrometria de massa - "o que iria destruí-lo, "Lew disse.

p Para sondar a membrana sem destruí-la, Jin Lu, um pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Lew, também empregou uma sonda fluorescente. Em vez de traçar um caminho através da membrana, Contudo, esta nova técnica usa a luz emitida por uma sonda fluorescente para "ver" diretamente onde a sonda está e para onde está "apontada" na membrana. A orientação da sonda revela informações sobre a fase da membrana e sua composição química.

p "Nas membranas celulares, existem muitas moléculas lipídicas diferentes, "Lu disse." Alguma forma líquida, alguns formam uma fase mais sólida ou de gel. "

p As moléculas em uma fase sólida são rígidas e seus movimentos restritos. Eles são, em outras palavras, ordenou. Quando eles estão em uma fase líquida, Contudo, eles têm mais liberdade para girar; eles estão em uma fase desordenada.

p Usando uma bicamada lipídica modelo para imitar uma membrana celular, Lu adicionou uma solução de sondas fluorescentes, como o vermelho do Nilo, e usou um microscópio para observar as sondas anexadas brevemente à membrana.

p O movimento de uma sonda enquanto conectada à membrana é determinado por seu ambiente. Se as moléculas circundantes estiverem em uma fase desordenada, a sonda tem espaço para se mexer. Se as moléculas circundantes estiverem em uma fase ordenada, A sonda, como as moléculas próximas, está consertado.

p Quando a luz incide sobre o sistema, a sonda libera fótons. Um método de imagem previamente desenvolvido no laboratório de Lew analisa essa luz para determinar a orientação da molécula e se ela é fixa ou giratória.

p "Nosso sistema de imagem captura a luz emitida por moléculas fluorescentes individuais e desvia a luz para produzir padrões especiais na câmera, "Lu disse.

p "Com base na imagem, sabemos a orientação da sonda e sabemos se é rotativa ou fixa, "e, portanto, se está incorporado em um nanodomínio ordenado ou não.

p Repetir esse processo centenas de milhares de vezes fornece informações suficientes para construir um mapa detalhado, mostrando os nanodomínios ordenados cercados pelo oceano das regiões desordenadas do líquido da membrana.

p A sonda fluorescente que Lu usou, Vermelho do Nilo, também é capaz de distinguir entre derivados de lipídios dentro dos mesmos nanodomínios. Nesse contexto, a sonda fluorescente escolhida pode dizer se as moléculas de lipídios são hidrolisadas ou não quando uma determinada enzima está presente.

p "Este lipídio, chamado esfingomielina, é um dos componentes críticos envolvidos na formação de nanodomínio na membrana celular. Uma enzima pode converter uma molécula de esfingomielina em ceramida, "Lu disse." Acreditamos que esta conversão altera a forma como a molécula da sonda gira na membrana. Nosso método de imagem pode discriminar entre os dois, mesmo que permaneçam no mesmo nanodomínio. "

p Esta resolução, uma única molécula na bicamada lipídica modelo, não pode ser realizado com técnicas de imagem convencionais.

p Esta nova técnica SMOLM pode resolver as interações entre várias moléculas de lipídios, enzimas e sondas fluorescentes com detalhes nunca antes alcançados. Isso é importante principalmente no domínio da química da matéria mole.

p "Nesta escala, onde as moléculas estão em constante movimento, tudo é auto-organizado, "Lew disse. Não é como a eletrônica de estado sólido, onde cada componente é conectado de uma forma estática específica e importante.

p "Cada molécula sente as forças daqueles que a cercam; isso é o que determina como uma molécula em particular se moverá e executará suas funções."

p Moléculas individuais podem se organizar nesses nanodomínios que, coletivamente, pode inibir ou encorajar certas coisas - como permitir que algo entre em uma célula ou mantê-lo do lado de fora.

p "Esses são processos que são notoriamente difíceis de observar diretamente, "Lew disse." Agora, tudo que você precisa é de uma molécula fluorescente. Porque está embutido, seus próprios movimentos nos dizem algo sobre o que está ao seu redor. "