Trabajando con un biofísico ganador del Premio Nobel, un equipo de investigadores de la Virginia Commonwealth University ha obtenido la visión más clara hasta ahora de un parche de membrana celular y sus componentes, revelando estructuras inesperadas y abriendo nuevas posibilidades para la investigación farmacéutica.
Las membranas celulares están formadas en gran medida por una lámina bimolecular, una fracción del grosor de una burbuja de jabón, en la que dos capas de moléculas de lípidos se empaquetan con sus colas hidrofóbicas apuntando hacia adentro y sus cabezas hidrofílicas hacia afuera, expuestas al agua.
La forma interna y la estructura de esta bicapa lipídica han permanecido en gran parte misteriosas después de casi un siglo de investigación. Esto se debe en gran parte a que la mayoría de los métodos para examinar las membranas usan detergentes, que eliminan los lípidos que componen gran parte de las estructuras de las membranas..
en un artículo recientemente publicado en Actas de la Academia Nacional de Ciencias , el equipo, dirigido por Youzhong Guo, Ph.D., de la Facultad de Farmacia de VCU, utilizó un nuevo método sin detergente que les permitió examinar la membrana de una célula de E. coli, con los lípidos todavía en su lugar.
Donde los modelos anteriores habían mostrado una capa de lípidos fluida, casi sin estructura, un artículo de investigación citado a menudo lo comparó con diferentes pesos de aceite de oliva vertidos juntos, el equipo dirigido por VCU se sorprendió al encontrar una estructura hexagonal distinta dentro de la membranaEsto llevó a los investigadores a proponer que la capa de lípidos podría actuar como sensor y transductor de energía dentro de un transportador de proteínas de membrana.
"El resultado más sorprendente es el alto orden con el que se organizan las moléculas de lípidos, y la idea de que incluso podrían cooperar en el ciclo funcional del canal de exportación", dijo Joachim Frank, Ph.D., de la Universidad de Columbia, 2017Premio Nobel de Química y coautor del artículo: "Es contradictorio ya que hemos aprendido que los lípidos son fluidos y desordenados en la membrana".
Los investigadores pudieron obtener una visión tan clara porque utilizaron un método innovador para aislar y estabilizar las membranas. Empleando ácido poliestireno-maleico para romper las membranas celulares en nanopartículas que luego fueron aisladas y capturadas en una capa de polímero sofisticado, los investigadores utilizaron el microscopio crioelectrónico en el Centro de Biología Estructural de Nueva York para obtener una visión clara de la bicapa lipídica.
"Poder extraer proteínas de las membranas celulares sin usar detergentes para romper las bicapas lipídicas es realmente un avance fantástico", dijo Wayne Hendrickson, Ph.D., profesor universitario en Columbia, director científico de New York Structural BiologyCentro y coautor del artículo.
La técnica y sus revelaciones podrían tener un valor farmacéutico significativo, dijo Guo. Dijo que aproximadamente la mitad de los medicamentos médicos se dirigen a las membranas celulares, y propuso que una mejor comprensión de sus capas de lípidos y proteínas podría conducir a terapias nuevas o más efectivas.
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Materiales proporcionado por Universidad de la Commonwealth de Virginia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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