Przejście białek przez błony komórkowe żywych komórek
Szybkość, z jaką białka poruszają się w komórce, wpływa w istotny sposób na ich biologiczną funkcję, na przykład na szybkość reakcji. W ramach projektu D_IN_VIVO (A general law describing the diffusion of membrane proteins in vivo based on single molecule tracking of membrane proteins in Escherichia coli) opracowano metody pomiaru wpływu lepkości membran. Na początku naukowcy uczestniczący w projekcie D_IN_VIVO badali szybkość dyfuzji białek, biorąc pod uwagę przestrzeń zajmowaną przez białka w błonie. Jednak po odkryciu dokonanym w ramach innego, niemal identycznego projektu badawczego, naukowcy postanowili zbadać wpływ lepkości błony na szybkość ruchu białek – zagadnienie, które jeszcze nie zostało nigdy zbadane. Podobnie jak w poprzednim badaniu szybkość dyfuzji zbadano na podstawie modelu Saffmana-Delbruecka (SD). Ponadto metody wymagają umiejętności w zakresie śledzenia pojedynczych cząsteczek, programowania oraz tworzenia/dostosowywania ustawień mikroskopowych. Zamiast białka fluorescencyjnego mEos2 w projekcie D_IN_VIVO wykorzystano PamCherry w celu rozwiązania problemu migotania (ang. blinking). Za pomocą rotorów molekularnych opracowanych w innym laboratorium w Imperial College w Londynie, badacze wyznaczyli lepkość błon plazmatycznych w żywych bakteriach E. coli, sferoplastach i pęcherzykach wykonanych z ekstraktów lipidowych bakterii. Odkryli, że emisja fluorescencji zależy od lepkości w rotorach molekularnych. Wyniki badań wykazały wysoką lepkość, wyższą niż w innych błonach żywych komórek, takich jak komórki wegetatywne eukariotyczne i Bacillus, co sugeruje wysoki stopień uporządkowania lipidów w błonie fazy płynnej. Lepkość była podobna do wyników uzyskanych przez drugą grupę wykorzystującą model SD. Wyniki opublikowano w artykule w Biophysical Journal dostępnym na stronie artykuł. Lepkość jest bardzo ważnym parametrem w błonie komórkowej, kontrolującym szybkość dyfuzji małych cząsteczek i białek. W związku z tym badania przeprowadzone w ramach projektu dostarczyły ważnych danych, które mogą być wykorzystane do szacowania szybkości reakcji wewnątrzkomórkowych i dostarczania leków.
Słowa kluczowe
Białko, błona komórkowa żywej komórki, dyfuzja, D_IN_VIVO, lepkość
