Heterogeneïtat de les gotes lipídiques revelada per crio-tomografia de raigs X. Imatges del microscopi de transmissió de raigs X de MISTRAL a ALBA. Marcats: nucli cel·lular (N), vacúol (V), gota lipídica (fletxa negra) i mitocondris (fletxa blanca).
Cerdanyola del Vallès, 21 maig 2020 Un nou mètode no invasiu de visualització de les cèl·lules ha estat desenvolupat mitjançant l’adaptació i combinació de dues tècniques d’imatge ja utilitzades prèviament per estudiar les cèl·lules vegetals i animals. Aquest nou mètode s’ha fet servir per estudiar cèl·lules de llevat del pa (Saccharomyces cerevisiae) i les seves gotes lipídiques.
Les gotes lipídiques o adiposomes són un dels orgànuls que formen les cèl·lules dels organismes complexos. Sempre han sigut objecte d’un intens estudi degut al seu paper clau en diferents malalties, com la diabetis i l’obesitat. Els lípids que es troben en les gotes també són d’interès per la indústria alimentària (per exemple, per fer olis vegetals), la química verda (pel biodièsel) i la cosmètica (per produir sabons i locions amb olis vegetals). Aquests lípids són diversos, tot i que predominen els triglicèrids i els èsters de colesterol, responsables de l’estructura d’aquestes gotetes. En conseqüència, conèixer millor la composició i estructura de les gotes lipídiques té importants aplicacions pràctiques.
Els mètodes actuals per estudiar l’estructura interna de les gotes lipídiques destrueixen les cèl·lules. Malgrat que han permès descobriments importants sobre les gotes, estudiant-les tant de forma aïllada com dins les cèl·lules seccionades; ara es fa necessari desenvolupar noves eines d’imatge per estudiar de manera més exhaustiva com funcionen les gotetes i veure com interactuen amb els altres orgànuls dins les cèl·lules, mantenint-les intactes.
En aquest estudi, l’equip d’investigació ha utilitzat la tècnica de crio-tomografia de raigs X, disponible a la línia de llum MISTRAL del Sincrotró ALBA, per analitzar les cèl·lules del llevat exposades a congelació ultra-ràpida (és a dir, cèl·lules de llevat vitrificades). Aquesta tècnica amb raigs X de llum de sincrotró permet estudiar l’arquitectura interna de les cèl·lules a escala nanomètrica (una mil milionèsima part d’un metre). Les gotes de lípids absorbeixen els raigs X i es poden veure clarament en les imatges resultants.
Després, s’han estudiat les mateixes cèl·lules amb escaneig de raigs ultraviolats profunds al sincrotró SOLEIL de França. Aquesta tècnica no requereix cap procediment preliminar especial i dona als investigadors la possibilitat d’observar cèl·lules vives a escala micromètrica i nanomètrica, fet que permet veure la dinàmica dels processos cel·lulars interns.
Revelant l’estructura interna de cèl·lules deu vegades més petites que les cèl·lules vegetals o animals
Tot un repte adaptar aquesta tècnica per cèl·lules de llevat, que són deu cops més petites que les vegetals o les animals. La crio-tomografia de raigs X tous realitzada a MISTRAL ha demostrat que l’estructura de les gotes lipídiques canvia segons la seva composició. Al seu torn, les imatges de raigs ultraviolats de SOLEIL proporcionen informació sobre l’estructura i el contacte entre orgànuls en una cèl·lula de llevat viva a una escala d’uns 100 nanòmetres, sense la necessitat de cap marcador químic. Els investigadors també han desenvolupat protocols específics per combinar diferents tècniques d’imatge amb ultraviolats (basades en la transmitància i la fluorescència del triptòfan i la tirosina) amb la finalitat d’estudiar cèl·lules vives.
La combinació d’aquestes dues tècniques ha permès obtenir informació complementària sobre les cèl·lules a escala micromètrica i nanomètrica en conjunt. La tomografia de raigs X serveix per explorar l’estructura detallada dels orgànuls cel·lulars. En canvi, els ultraviolats, per caracteritzar processos biològics dins de les cèl·lules (per exemple, la divisió cel·lular); per determinar el destí de les molècules que s’originen fora de la cèl·lula; o examinar les respostes cel·lulars a l’estrès. Aquest nou mètode d’imatge cel·lular no invasiu també podria fer-se servir per analitzar altres tipus de cèl·lules, especialment vegetals o animals. Així, podria resultar beneficiós per altres investigadors de sincrotrons i biòlegs en general. Segons els investigadors, el mètode facilitarà la construcció d’un nou atles d’orgànuls en cèl·lules vives..
Referència: Frédéric Jamme, Bertrand Cinquin, Yann Gohon, Eva Pereiro, Matthieu Réfrégiers et Marine Froissard, Synchrotron multimodal imaging in a whole cell reveals lipid droplet core organization, Journal of Synchrotron radiation, May 2020. DOI: https://doi.org/10.1107/S1600577520003847
