Riassunto analitico
La membrana cellulare è una struttura estremamente interessante, in quanto è stato dimostrato che non si limita ad essere un semplice rivestimento di ciò che sta all’interno della cellula, ma svolge anche un ruolo attivo nel controllo di alcuni processi fondamentali per la cellula. Questa miscela di lipidi, colesterolo e proteine è, infatti, un sistema altamente versatile, sede di importanti processi biologici necessari alla vita. Tali processi possono essere influenzati da particolari stati fisici intrinseci della membrana, oppure, in altri casi, possono essere fattori esterni a determinare cambiamenti delle proprietà della membrana che attivano a cascata processi biochimici. Alla luce di tutto questo è di grande importanza studiare dal punto di vista meccanico e termodinamico gli stati della membrana puramente lipidica, ovvero senza proteine e sistemi con cui essa interagisce – come il citoscheletro. Così facendo è possibile discriminare tra le proprietà di membrana legate puramente al doppio strato lipidico , da quelle che sono influenzate da fattori esterni. Il problema può essere affrontato prendendo in analisi sistemi modello, ad esempio vescicole prodotte da miscele ternarie di lipidi di dimensioni micrometriche (GUV – Giant Unilamellar Vesicle), che permettono di osservare, tramite microscopia ottica e in fluorescenza, le proprietà termodinamiche a meccaniche di un bilayer lipidico. Il lavoro di tesi si è concentrato su:
1) Studiare le proprietà meccaniche del doppio strato lipidico – modulo di bending e modulo di stretching per espansioni d’area – sfruttando la tecnica di aspirazione con micropipetta, in differenti condizioni fisico-chimiche del campione. A tale fine è stato sviluppato un sistema automatizzato per l’applicazione di pressioni variabili ad una vescicola trattenuta da una micropipetta e un programma per l’analisi delle caratteristiche geometriche della stessa.
2) Analizzare, in differenti condizioni chimico-fisiche, in modo quantitativo i domini microscopici di fase che si formano nel doppio strato lipidico. L’idea è quella di usare la microscopia ottica in epifluorescenza per visualizzare i diversi domini e acquisire una sequenza verticale di immagini del campione, in modo da scomporlo in sezioni orizzontali. In seguito viene ricostruita una immagine 3D della superficie del campione, per mezzo di deconvoluzione e triangolazione, con la quale è possibile quantificare, in termini di area relativa, la frazione di sistema che è in una certa fase piuttosto che nell’altra.
3) Combinare le due tecniche precedenti per studiare come la frazione d’area di una fase di membrana cambia in funzione della tensione laterale a cui è sottoposta la GUV.
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