Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Bruk av vannmolekyler til å lese elektrisk aktivitet i lipidmembraner

Anonim

Hver menneskelig celle er innkapslet i en fem-nanometer tykk lipidmembran som beskytter den mot omgivelsene. Som en gatekeeper bestemmer membranen hvilke ioner og molekyler som kan passere gjennom. På den måten sikrer den cellens velvære og stabilitet og tillater det å kommunisere via elektriske signaler.

annonse


Forskere fra laboratoriet for grunnleggende BioPhotonics (LBP) i EPFLs Engineering School kunne spore disse flytende kostnadene i sanntid på en helt ikke-invasiv måte. I stedet for å observere membranene selv, så de på de omkringliggende vannmolekylene, som i tillegg til å holde membranen intakt, forandrer orienteringen i nærvær av elektriske ladninger. Så ved å "lese" sin posisjon, var forskerne i stand til å skape et dynamisk kart over hvordan lastene transporteres over en membran.

Forskernes metode er nettopp blitt publisert i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ). Det kan kaste lys over hvordan ionkanaler fungerer, sammen med andre prosesser på jobb i membraner. Denne klinisk levedyktige metoden kan potensielt også brukes til direkte sporing av ionaktivitet i nevroner, noe som vil fordyre forskernes kunnskap om hvordan nervceller fungerer. "Vannmolekyler kan finnes hvor det er lipidmembraner, som trenger disse molekylene til å eksistere, " sier Sylvie Roke, leder av LBP. "Men til nå har de fleste studier på membraner ikke sett på disse molekylene. Vi har vist at de inneholder viktig informasjon."

Forskerne gjorde dette ved å bruke et unikt second-harmonisk mikroskop som ble oppfunnet på LBP. Imaging effektiviteten til dette mikroskopet er mer enn tre størrelsesordener større enn for eksisterende andre harmoniske mikroskoper. Med dette mikroskopet fikk forskerne bilder av vannmolekyler på en tidsskala på 100 millisekunder.

For å undersøke lipidmembranens hydrering, kombinerer forskerne to lasere med samme frekvens (femtosekund pulser) i en prosess som genererer fotoner med en annen frekvens: dette kalles andre harmoniske lys. Det genereres kun ved grensesnitt og avslører informasjon om orienteringen av vannmolekyler. "Vi kan observere hva som skjer på stedet, og vi trenger ikke å endre miljøet eller bruke klare markører som fluorforer som vil forstyrre vannmolekyleres bevegelse", sier Orly Tarun, publikasjonens hovedforfatter.

Uventede ladesvingninger observeres

Med denne metoden har forskerne observert belastning i membranene. Slike svingninger var tidligere ukjente og hint på mye mer komplisert kjemisk og fysisk oppførsel enn det som for tiden vurderes.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. O. Tarun, C. Hannesschläger, P. Pohl og S. Roke. En etikettfri og ladningsfølsom dynamisk avbildning av lipidmembranhydrering på millisekunder tidsskalaer . PNAS, 2018 DOI: 10, 1073 / pnas.1719347115