Heterogeneidad de las gotas lipídicas revelada por crio-tomografía de rayos X. Imágenes del microscopio de transmisión de rayos X de MISTRAL en ALBA. Marcados: núcleo celular (N), vacuola (V), gota lipídica (flecha negra) y mitocondria (flecha blanca).
Cerdanyola del Vallès, 21 mayo 2020 Un nuevo método no invasivo de visualización de las células ha sido desarrollado mediante la adaptación y combinación de dos técnicas de imagen ya utilizadas previamente para estudiar las células vegetales y animales. Este nuevo método se ha empleado para estudiar células de levadura de pan (Saccharomyces cerevisiae) y sus gotas lipídicas.
Las gotas lipídicas o adiposomas son uno de los orgánulos que componen las células de los organismos complejos. Siempre han sido objeto de intenso estudio debido a su papel clave en varias enfermedades, como la diabetes y la obesidad. Los lípidos que se encuentran en las gotas también son de interés para la industria alimentaria (por ejemplo, para hacer aceites vegetales), la química verde (para biodiesel) y la cosmética (para producir jabones y lociones con aceites vegetales). Estos lípidos son diversos, aunque predominan los triglicéridos y los ésteres de colesterol, responsables de la estructura de estas gotitas. En consecuencia, conocer mejor la composición y estructura de las gotas lipídicas tiene importantes aplicaciones prácticas.
Los métodos actuales para estudiar la estructura interna de las gotas lipídicas destruyen las células. Aunque han permitido importantes descubrimientos sobre las gotas, estudiándolas tanto de forma aislada como dentro las células seccionadas; ahora es necesario desarrollar nuevas herramientas de imagen para estudiar de manera más exhaustiva cómo funcionan las gotitas y ver cómo interactúan con otros orgánulos dentro de las células, manteniéndolas intactas.
En este estudio, el equipo de investigación ha utilizado la técnica de crio-tomografía de rayos X, disponible en la línea de luz MISTRAL del Sincrotrón ALBA, para analizar las células de levadura expuestas a congelación ultrarrápida (es decir, células de levadura vitrificadas). Esta técnica con rayos X de luz de sincrotrón permite estudiar la arquitectura interna de las células a escala nanométrica (una milmillonésima parte de un metro). Las gotas de lípidos absorben los rayos X y se pueden ver claramente en las imágenes resultantes.
Después, se han estudiado las mismas células con escaneo de rayos ultravioletas profundos en el sincrotrón SOLEIL en Francia. Esta técnica no requiere ningún procedimiento preliminar especial y ofrece a los investigadores la posibilidad de observar células vivas a escala micrométrica y nanométrica, cosa que permite ver la dinámica de los procesos celulares internos.
Revelando la estructura interna de células diez veces más pequeñas que las células vegetales o animales
Todo un desafío adaptar esta técnica para su uso en células de levadura, que son diez veces más pequeñas que las vegetales o animales. La crio-tomografía de rayos X blandos realizada en MISTRAL ha demostrado que la estructura de las gotas lipídicas cambia según su composición. Por otro lado, las imágenes de rayos ultravioletas de SOLEIL proporcionan información sobre la estructura y el contacto entre orgánulos en una célula de levadura viva a una escala de unos 100 nanómetros, sin la necesidad de ningún marcador químico. Los investigadores también han desarrollado protocolos específicos para combinar diferentes técnicas de imagen con ultravioletas (basadas en la transmitancia y la fluorescencia del triptófano y la tirosina) con el fin de estudiar células vivas.
La combinación de estas dos técnicas ha permitido obtener información complementaria sobre las células a escala micrométrica y nanométrica en conjunto. La tomografía de rayos X sirve para explorar la estructura detallada de los orgánulos celulares. En cambio, los ultravioletas, para caracterizar procesos biológicos dentro de las células (por ejemplo, la división celular); para determinar el destino de las moléculas que se originan fuera de la célula; o examinar las respuestas celulares al estrés. Este nuevo método de imagen celular no invasivo también podría usarse para analizar otros tipos de células, especialmente células vegetales o animales. Así, podría resultar beneficioso para otros investigadores de sincrotrones y biólogos en general. Según los investigadores, el método facilitará la construcción de un nuevo atlas de orgánulos en células vivas.
Referencia: 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
