Probing Physical Properties of the Cellular Membrane in Senescent Cells by Fluorescence Imaging

衰老 神经酰胺 膜流动性 脂质微区 化学 生物物理学 脂筏 细胞生物学 人口 均方位移 神经节苷脂 生物化学 生物 分子动力学 计算化学 人口学 社会学 细胞凋亡
作者
Ji Hun Wi,Cheol Ho Heo,HyeRan Gwak,Cheulhee Jung,So Yeon Kim
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry B [American Chemical Society]
卷期号:125 (36): 10182-10194 被引量:6
标识
DOI:10.1021/acs.jpcb.1c05403
摘要

Cellular senescence is the irreversible cell cycle arrest in response to various types of stress. Although the plasma membrane and its composition are significantly affected by cellular senescence, detailed studies on the physical properties of the plasma membrane have shown inconclusive results. In this study, we utilized both ensemble and single-molecule fluorescence imaging to investigate how membrane properties, such as fluidity, hydrophobicity, and ganglioside GM1 level are affected by cellular senescence. The diffusion coefficient of lipid probes, as well as the type of diffusion determined by an exponent α, which is the slope of the log-log plot of mean squared displacement as a function of time lag, were analyzed. We found that the number of molecules with a lower diffusion coefficient increased as cells became senescent. The changes in the population with a lower diffusion coefficient, observed after methyl-β-cyclodextrin treatment, and the increase in ceramide levels, detected using a ceramide-specific antibody, suggest that ceramide-rich lipid rafts were enhanced in senescent cells. Our results emphasize the importance of membrane properties in cellular senescence and might serve as a base for in-depth studies to determine how such domains facilitate the signaling pathway specific to cellular senescence.
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