Un avance significativo en la biología celular se originó a partir de una iniciativa de investigación conjunta en Dresde, donde un equipo del Instituto Max Planck de Biología y Genética de Células Moleculares (MPI-CBG) y el Centro de Biotecnología (Biotec) de Tu Dresden ha desarrollado un método innovador. Tradicionalmente, desafiante para detectar con la ayuda de la microscopía de la luz, esta nueva estrategia de etiquetado químico ha despejado el camino para obtener una visión más profunda de cómo se transportan los lípidos a membranas de organización específicas, que responden una pregunta a largo plazo en biología celular.
Los lípidos juegan un papel vital en numerosos procesos biológicos, incluida la formación de membrana, el almacenamiento de energía y la señalización celular. Dado que cada célula puede producir miles de lipidas, el equilibrio de estas moléculas es crucial para prevenir los trastornos metabólicos y neurodegenerativos. A pesar de su interés, comprender cómo las células clasifican diferentes lípidos entre los orgánulos y el transporte a través de limitaciones en las técnicas de imágenes.
El esfuerzo de cooperación, dirigido por Andre Nadler y Alf Honigmann, comenzó un método exitoso para realizar un seguimiento de los lípidos mínimamente modificados que piensan de cerca los lípidos naturales que se encuentran en las membranas celulares. Al sintetizar estos lípidos bifuncionales, que pueden activarse mediante la luz UV para unirse con proteínas cercanas, los investigadores siguieron su viaje a las membranas de Organel en células vivas, como las células óseas y intestinales, con la ayuda de la microscopía de fluorescencia estándar.
«Pudimos verificar los lípidos con microscopía de fluorescencia y capturar su ubicación con el tiempo», explicó Kristin Böhlig, un Ph.D. Estudiante y químico involucrado en el proyecto. Esta imagen ofreció un informe detallado de los intercambios de lípidos entre las membranas celulares y de la organización.
Para analizar los extensos datos de microscopía, el equipo desarrolló una tubería de análisis de imágenes personalizada con inteligencia artificial para la segmentación de imágenes. Este enfoque facilitó la cuantificación del transporte de lípidos alrededor del sistema de órganos celulares. Sus hallazgos revelaron que del 85% al 95% del transporte de lípidos se realizan a través de proteínas portadoras, en lugar de ampollas. Este mecanismo de transporte no violento no solo es más específico para lipuros individuales, sino que también es considerablemente más rápido, es diez veces más rápido que el transporte vesicular.
En combinación, los experimentos de espectrometría de masas de ultra alta resolución realizados por los empleados alivia aún más cómo cambian las estructuras lipídicas durante el transporte de la membrana celular a los orgánulos. Juntos, estos métodos han establecido el primer mapa cuantitativo del movimiento lipídico en las células, de modo que la iluminación del papel esencial del transporte no sesicular al mantener la composición de las membranas de los organizadores.
Hoygmann declaró: «Nuestra tecnología de imagen lipídica realiza el análisis mecanicista del transporte de lípidos y funcionan directamente en las células, lo que ha sido imposible antes». Esta innovadora investigación promete expandir nuestra comprensión de la función lipídica en las células, con posibles aplicaciones en el desarrollo de tratamientos para enfermedades relacionadas con los lípidos, como la extracción no alcohólica.
Nadler piensa en el viaje y enfatizó los desafíos que surgieron durante el proyecto, en particular retrasos causados por factores externos. Sin embargo, estos contratiempos resultaron ser favorables, porque el progreso en la inteligencia artificial luego mejoró su capacidad para cuantificar los datos y conclusiones más extensas.
Mirando hacia el futuro, los investigadores desean identificar las proteínas de transferencia de lípidos específicas que son responsables de mediar el transporte selectivo de diferentes lipuros y comprender las fuentes de energía que alimentan estos mecanismos de transporte, de modo que cada organel mantenga su composición lipídica única. Este trabajo innovador es la escena de una nueva era en la investigación de lípidos, con implicaciones de gran alcance para las estrategias para la biología celular y el tratamiento de la enfermedad.
