Nat Chem Biol:首次利用螢光探針解析細胞膜的奧秘

2020-12-06 生物谷

圖片來源：medicalxpress.com

2016年4月7日 訊 /生物谷BIOON/ --近日，來自日本、美國和印度的科學家們首次在活細胞中觀察到了細胞膜中的筏區域，即細胞膜中攜帶特殊分子群體的活性部位，相關研究刊登於國際雜誌Nature Chemical Biology上。文章中研究人員Naoko Komura說道，對於俗稱為筏區域的特殊細胞膜結構域的推測已經超過25年了，但科學家們從來沒有在活細胞中真正觀察到該結構，而本文中研究者就做出了重大的突破。

文章中研究人員觀察了神經節甘脂的行為，神經節甘脂是一種特殊的脂質分子，其在機體多種生物學過程中扮演著重要角色，包括脂質筏區域的形成、毒素進入細胞以及化學信號的接收等。然而科學家們並不很清楚神經節苷脂的工作機制，截至目前為止研究者們缺少可以精確追蹤神經節苷脂運動的探針。

此前研究中研究人員並不能夠在人工模型系統中模擬天然神經節苷脂的行為，而本文研究中研究者們就在神經節苷脂上吸附了一種螢光標記物，隨後他們就利用吸附在特殊位點的螢光標誌物合成了四種整體性的神經節苷脂；利用這種新型的螢光類似物並且結合獨特的高解析度螢光分子成像技術，研究者們就實現了首次在活細胞中記錄特殊的神經節苷脂的活動。

研究者揭示了神經節苷脂如何形成攜帶膽固醇和CD59蛋白的脂質筏區域，CD59屬於GPI錨定受體蛋白家族中的一員；Kenichi Suzuki博士表示，利用正常的技術很難觀察細胞中脂質筏區域的動態行為，而本文研究中我們就利用螢光神經節苷脂探針實現了這一目的，如今很多科學家就可以開始進行深入的研究來揭示毒素、細菌和病毒如何通過脂質筏區域來入侵到細胞中了。（生物谷Bioon.com）

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Raft-based interactions of gangliosides with a GPI-anchored receptor

Naoko Komura, Kenichi G N Suzuki, Hiromune Ando, Miku Konishi, Machi Koikeda, Akihiro Imamura, Rahul Chadda, Takahiro K Fujiwara, Hisae Tsuboi, Ren Sheng, Wonhwa Cho, Koichi Furukawa, Keiko Furukawa, Yoshio Yamauchi, Hideharu Ishida, Akihiro Kusumi & Makoto Kiso

Gangliosides, glycosphingolipids containing one or more sialic acid(s) in the glyco-chain, are involved in various important physiological and pathological processes in the plasma membrane. However, their exact functions are poorly understood, primarily because of the scarcity of suitable fluorescent ganglioside analogs. Here, we developed methods for systematically synthesizing analogs that behave like their native counterparts in regard to partitioning into raft-related membrane domains or preparations. Single-fluorescent-molecule imaging in the live-cell plasma membrane revealed the clear but transient colocalization and codiffusion of fluorescent ganglioside analogs with a fluorescently labeled glycosylphosphatidylinisotol (GPI)-anchored protein, human CD59, with lifetimes of 12 ms for CD59 monomers, 40 ms for CD59's transient homodimer rafts in quiescent cells, and 48 ms for engaged-CD59-cluster rafts, in cholesterol- and GPI-anchoring-dependent manners. The ganglioside molecules were always mobile in quiescent cells. These results show that gangliosides continually and dynamically exchange between raft domains and the bulk domain, indicating that raft domains are dynamic entities.

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