Het plasmamembraan bestaat uit een lipidedubbellaag verrijkt met verschillende membraaneiwitten, waaronder transmembraanreceptoren en ionkanalen. Lipidedomeinen in het membraan zijn opgehelderd door middel van in wasmiddel oplosbare en onoplosbare gebieden die zijn geïdentificeerd in fractioneringsexperimenten met wasmiddelresistente membranen (DRM)1. De onoplosbare fracties werden gekenmerkt door verrijkt te zijn met cholesterol, dicht opeengepakte sfingomyelinen en verzadigde fosfolipiden, die hogere smeltpunten vertoonden, in tegenstelling tot de oplosbare fracties die voornamelijk bestaan uit een lagere smelttemperatuur en los verpakte onverzadigde fosfolipiden. De dicht opeengepakte gebieden worden vloeistofgeordende (Lo) lipidedomeinen of lipidevlotten genoemd, terwijl de meer losjes georganiseerde vloeistofverstoorde (Ld) lipidedomeinen de niet-vlotgebieden van het plasmamembraanzijn 2,3. Van lipidevlotgebieden is bekend dat ze signaleringsprocessen vergemakkelijken, met bewijs dat aangeeft dat de actieve insulinereceptor associeert met deze vlotten 4,5. Vanwege de dynamische aard van het celmembraan en de over het algemeen kleine omvang van domeinen, brengt het direct visualiseren van de aanwezigheid van vlotten in levende cellen echter aanzienlijke uitdagingen met zich mee. In deze context presenteren we een methode om de impact van lipidenvlotten op de insulinereceptor te onderzoeken door middel van lipidenuitwisselingstechnieken.
Cyclodextrines (CD's) worden gevormd door gekoppelde glucosemonomeren die een ringachtige structuur creëren met een centrale holte. De grootte van deze holte wordt bepaald door het aantal glucose-eenheden: zes eenheden vormen alfa-cyclodextrine (α-CD), terwijl zeven eenheden bèta-cyclodextrines (β-CD's) vormen. Cd's zijn zeer goed oplosbare moleculen die in staat zijn lipiden in hun holte in te kapselen, waardoor ze gemakkelijker naar het celmembraan worden getransporteerd6. Bèta-cyclodextrines zijn op grote schaal gebruikt om lipiden toe te voegen aan en te verwijderen uit membranen7; De grotere holte mist echter specificiteit voor cholesterol of fosfolipiden8. Daarentegen vertonen alfa-cyclodextrines, met hun kleinere holte, een grotere selectiviteit bij het binden van lipidemoleculen ten opzichte van sterolen. In het bijzonder heeft methyl-α-cyclodextrine (methyl-α-CD's) geen interactie met sterolen en is het effectief gebruikt om fosfolipiden en sfingomyelines uit te wisselen zonder de cholesterolsamenstelling van het celmembraan te veranderen 8,9.
In dit manuscript geven we een gedetailleerd protocol voor het gebruik van methyl-α-CD's (MαCD) om lipiden in de buitenste folder van het celmembraan uit te wisselen met exogene lipiden die eigenschappen hebben die de vorming van lipidenvlotten bevorderen of verstoren. Deze uitwisseling wordt gebruikt om de impact van lipidevlotten op de activiteit van insulinereceptoren te onderzoeken. De demonstratie zal zich richten op de introductie van een fosfolipide en sfingomyeline die de vorming van vloeistofgeordende (Lo) domeinen in het plasmamembraan van Chinese Hamster Ovary (CHO) cellijnen beïnvloeden die de insulinereceptor (IR) stabiel tot overexpressie brengen10. De mate van lipidenuitwisseling in de CHO IR-cellen zal worden beoordeeld door middel van hoogwaardige dunnelaagchromatografie (HP-TLC), terwijl veranderingen in insulinereceptoractiviteit zullen worden gekwantificeerd door middel van western blot-analyse na insulinestimulatie na lipidenuitwisseling.