Per decenni, gli scienziati hanno utilizzato sonde fluorescenti per rilevare molecole, monitorare l'attività cellulare e fornire farmaci all'interno delle cellule. Le sonde basate su un composto chiamato naftalimide sono particolarmente popolari perché possono essere facilmente prodotte in grandi quantità e la loro fluorescenza può essere modificata modificando gli atomi costituenti. Ma di solito vengono assorbiti dalle cellule solo in piccole quantità, che ne ostacola l'efficacia. Inoltre, poco si sa su come attraversano la membrana cellulare per raggiungere l'interno.

In un nuovo studio, i ricercatori dell'Indian Institute of Science (IISc) hanno scoperto un modo per aumentare l'assorbimento cellulare di tali sonde fluorescenti. Hanno scoperto che la semplice sostituzione di due atomi di idrogeno con iodio nella loro struttura aumenta notevolmente la quantità trasportata nelle cellule dei mammiferi, fino al 98%. Si è scoperto che gli atomi di iodio formano un tipo speciale di legame, noto come legame alogeno, con un trasportatore specifico nella membrana cellulare, che ha permesso alla sonda di scivolare più facilmente attraverso la membrana.

La scoperta offre una nuova strategia per progettare sonde che possono essere assorbite dalle cellule in modo più efficace, suggeriscono gli autori. Rivela anche per la prima volta perché è importante la presenza di iodio in composti biologici come gli ormoni tiroidei. "Questo può dare un indizio sul motivo per cui la natura ha scelto lo iodio per tali composti. Quando contengono iodio, vengono assorbiti facilmente dalle cellule, " dice l'autore senior G. Mugesh, Professoressa, Dipartimento di Chimica Inorganica e Fisica, IISc.

Il team di Mugesh ha progettato diverse sonde a base di naftalimide e ha testato l'effetto della sostituzione di alcuni atomi di idrogeno nella loro struttura con atomi di alogeno (cloro, bromo e iodio). Per i composti senza alcuna sostituzione, la quantità trasportata nella cella era piuttosto bassa (~5-8 percento). L'assorbimento cellulare è aumentato leggermente quando sono stati aggiunti gli atomi di cloro e bromo (rispettivamente fino al 15 percento e al 22 percento). Quando due atomi di iodio sono stati aggiunti alla struttura, l'assorbimento è aumentato drasticamente:il 98% del composto è stato assorbito nella cellula.

Il team ha scoperto che i due atomi di iodio formavano forti legami alogeni con una proteina trasportatrice nella membrana cellulare chiamata MCT8 che poi trasportava la molecola attraverso la membrana. Ciò suggerisce che anche i composti biologici contenenti iodio utilizzano probabilmente un trasportatore e un meccanismo simili per entrare nelle cellule, dice Mugesh.

Poiché è noto che l'MCT8 svolge un ruolo importante nel trasporto di ormoni come la tiroxina, tali sonde potrebbero aiutare ad analizzare l'attività della membrana e monitorare l'assorbimento dell'ormone, Aggiunge. Per esempio, tiroxina (T4), l'ormone secreto dalla tiroide, deve essere trasportato all'interno della cellula dal sangue, dove viene convertito in T3, la forma attiva "Non esiste una sonda per capire quanto T4 viene trasportato all'interno delle cellule. In genere, viene misurato utilizzando iodio radioattivo, " dice Mugesh. "Ma il nostro metodo è un semplice metodo fluorescente, che non utilizza alcun composto radioattivo, per scoprire se MCT8 funziona correttamente o meno, e se l'assorbimento ormonale è influenzato o meno."

Ci sono anche altre possibili applicazioni. Alcuni composti utilizzati negli imballaggi alimentari e nei ritardanti di fiamma, Per esempio, contengono alti livelli di iodio e altri alogeni, che sono noti per entrare nelle cellule e influenzare i livelli della tiroide. "Per bloccare l'ingresso di quei composti, sono necessari inibitori specifici. Queste sonde possono essere utili per progettare inibitori per bloccarne l'ingresso, "dice Mugesh.