Los filamentos de actina tienen varias funciones importantes dentro de las células. Por un lado, sostienen la membrana celular al unirse a ella. Sin embargo, los científicos no sabían exactamente cómo interactúa la actina con los lípidos de la membrana. Simulaciones realizadas en la Universidad de Groningen, apoyadas porexperimentos, proporcionan una visión molecular de este proceso fundamental. Los resultados fueron publicados en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias el 2 de marzo
Los filamentos de actina están involucrados en muchos procesos importantes en las células eucariotas, desde la motilidad hasta la división y la contracción de las fibras musculares. La actina también puede formar una red debajo de la bicapa lipídica. Aquí, proporciona soporte adicional para esta estructura, mientras que los filamentos curvos tambiéndesempeñan un papel en la división celular, cuando la membrana necesita contraerse. A pesar de su importancia, los procesos moleculares subyacentes a la unión de la actina a las membranas celulares todavía no están claros.
Simulaciones
"La literatura proporciona resultados contradictorios", dice el profesor de dinámica molecular de la Universidad de Groningen, Siewert-Jan Marrink. "Todos están de acuerdo en que la actina, que tiene carga negativa, podría unirse a los lípidos cargados positivamente y algunos dicen que incluso pueden unirse a las membranassin carga positiva o incluso negativa. 'Esta última es relevante para la situación biológica ya que las membranas celulares normales llevan una carga negativa en el interior.
Marrink y sus colegas, por lo tanto, realizaron simulaciones de dinámica molecular de la interacción entre los lípidos y la actina. Usaron el campo de fuerza de grano grueso de Martini, que fue desarrollado por Marrink y ahora se usa en todo el mundo.
pegamento molecular
Al variar los componentes en la simulación, los científicos descubrieron que los iones presentes definen el proceso de unión. Marrink: 'La actina solo puede unirse a los lípidos cargados negativamente en presencia de iones de calcio. Las dos cargas positivas de calcio actúan comoun tipo de pegamento molecular. "En contraste, en presencia de lípidos cargados positivamente, los iones de calcio inhibieron la unión de la actina. Los resultados de esta simulación fueron confirmados por experimentos realizados en el laboratorio del profesor Gijsje Koenderink en la Universidad Tecnológica de Delft.
"Las concentraciones de calcio que se requerían en las simulaciones son más altas que las que se encuentran dentro de las células", dice Marrink. "Sin embargo, los iones de calcio tienden a unirse a los lípidos de la membrana, por lo que la concentración local podría ser lo suficientemente alta".
célula sintética
Los resultados proporcionan la primera imagen clara de la unión de la actina a los lípidos de la membrana. "Queremos usar esto en un esfuerzo nacional para construir una célula artificial", explica Marrink. El proyecto holandés BaSyC Construir una célula sintética involucra muchas formas diferentespasos y uno de ellos es la construcción de membranas. 'Estas deben reforzarse con actina, por lo que debemos entender cómo controlar la interacción entre los filamentos y la membrana lipídica. Y debemos guiar la división de la célula artificial, donde está la actinanecesario para la constricción. '
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Materiales proporcionado por Universidad de Groningen . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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