Hispanopedia WikiLa interacción proteína-lípido es la influencia de las proteínas de membrana en el estado físico de los lípidos o viceversa.
Las preguntas que son relevantes para comprender la estructura y función de la membrana son: 1) ¿Las proteínas intrínsecas de membrana se unen firmemente a los lípidos (ver capa lipídica anular ), y cuál es la naturaleza de la capa de lípidos adyacente a la proteína? 2) ¿Las proteínas de membrana tienen efectos de largo alcance en el orden o la dinámica de los lípidos de membrana? 3) ¿Cómo influyen los lípidos en la estructura y/o función de las proteínas de membrana? 4) ¿Cómo interactúan las proteínas periféricas de membrana que se unen a la superficie de la capa con los lípidos e influyen en su comportamiento?
Unión de lípidos a proteínas de membrana intrínsecas en la bicapa
Un gran esfuerzo de investigación implica enfoques para saber si las proteínas tienen sitios de unión que son específicos para lípidos particulares y si los complejos proteína-lípido pueden considerarse de larga duración, del orden del tiempo requerido para la renovación de una enzima típica , es decir, 10 −3 s. Esto ahora se sabe mediante el uso de 2 H-NMR , ESR y métodos fluorescentes .
Existen dos enfoques utilizados para medir la afinidad relativa de los lípidos que se unen a proteínas de membrana específicas. Estos implican el uso de análogos de lípidos en vesículas de fosfolípidos reconstituidas que contienen la proteína de interés: 1) Los fosfolípidos marcados por espín se restringen en su movimiento cuando están adyacentes a las proteínas de membrana. El resultado es un componente en el espectro de ESR que se ensancha. El espectro experimental se puede analizar como la suma de los dos componentes, una especie que gira rápidamente en la fase lipídica "a granel" con un espectro nítido y un componente restringido en su movimiento adyacente a la proteína. La desnaturalización de la proteína de membrana provoca una mayor ampliación del espectro de la etiqueta de espín de ESR y arroja más luz sobre las interacciones entre lípidos y proteínas de membrana [1] 2) Los derivados lipídicos marcados por espín y bromados pueden extinguir la fluorescencia intrínseca del triptófano de las proteínas de membrana. La eficiencia de la extinción depende de la distancia entre el derivado lipídico y los triptófanos fluorescentes.
Perturbaciones de la bicapa lipídica debido a la presencia de proteínas de membrana lateral
La mayoría de los experimentos de RMN de 2 H con fosfolípidos deuterados demuestran que la presencia de proteínas tiene poco efecto sobre el parámetro de orden de los lípidos en la bicapa o sobre la dinámica de los lípidos , medida mediante tiempos de relajación. La visión general resultante de los experimentos de RMN es 1) que la tasa de intercambio entre los lípidos límite y libres es rápida (10 7 s −1 ), 2) que los parámetros de orden del lípido unido apenas se ven afectados por estar adyacente a las proteínas, 3) que la dinámica de las reorientaciones de la cadena de acilo se ralentiza solo ligeramente en el rango de frecuencia de 10 9 s −1 , y 4) que la orientación y la dinámica de los grupos de cabeza polares tampoco se ven afectados de manera sustancial por estar adyacentes a las proteínas transmembrana . El espectro de RMN de 13 C también proporciona información sobre interacciones específicas de lípidos y proteínas de las biomembranas [2]
Resultados recientes utilizando métodos ópticos no marcados como la interferometría de polarización dual que mide la birrefringencia [3] (u orden) dentro de las bicapas lipídicas se han utilizado para mostrar cómo las interacciones entre péptidos y proteínas pueden influir en el orden de la bicapa, demostrando específicamente la asociación en tiempo real con la bicapa y la concentración crítica de péptidos después de la cual los péptidos penetran y alteran el orden de la bicapa. [4]
Dinámica de la cadena sólida y de la estructura principal de las proteínas de membrana
Las técnicas de RMN de estado sólido tienen el potencial de brindar información detallada sobre la dinámica de los residuos de aminoácidos individuales dentro de una proteína de membrana. Sin embargo, las técnicas pueden requerir grandes cantidades (100–200 mg) de proteínas marcadas isotópicamente y son más informativas cuando se aplican a proteínas pequeñas donde es posible realizar asignaciones espectroscópicas.
Unión de proteínas de membrana periférica a la bicapa lipídica
Muchas proteínas periféricas de membrana se unen a la membrana principalmente a través de interacciones con proteínas integrales de membrana . Pero existe un grupo diverso de proteínas que interactúan directamente con la superficie de la bicapa lipídica . Algunas, como la proteína básica de mielina y la espectrina, tienen funciones principalmente estructurales. Varias proteínas solubles en agua pueden unirse a la superficie de la bicapa de forma transitoria o en condiciones específicas.
Los procesos de plegamiento incorrecto , que generalmente exponen regiones hidrofóbicas de proteínas, a menudo están asociados con la unión a las membranas lipídicas y la agregación posterior, por ejemplo, durante trastornos neurodegenerativos , estrés neuronal y apoptosis . [5]
Véase también
Referencias
- ^ YashRoy, Rakesh c. (1991). "Desnaturalización térmica de proteínas y estudio de interacciones proteína-lípido de membrana mediante ESR de etiqueta de espín". Revista de métodos bioquímicos y biofísicos . 22 (1): 55–59. doi :10.1016/0165-022X(91)90081-7. PMID 1848569.
- ^ YashRoy, Rakesh C. (1991). "Estudios de RMN de 13C de interacciones de proteínas y lípidos de membrana tras la desnaturalización térmica de proteínas". Journal of Biochemical and Biophysical Methods . 23 (3): 259–261. doi :10.1016/0165-022X(91)90019-S. PMID 1779098.
- ^ Mashaghi, Alireza; Swann, Marcus; Popplewell, Jonathan; Textor, Marcus; Reimhult, Erik (2008). "Anisotropía óptica de estructuras lipídicas soportadas investigadas por espectroscopia de guía de ondas y su aplicación al estudio de la cinética de formación de bicapas lipídicas soportadas". Química analítica . 80 (10): 3666–3676. doi :10.1021/ac800027s. PMID 18422336.
- ^ Lee, Tzong-Hsien; Heng, Christine; Swann, Marcus J.; Gehman, John D.; Separovic, Frances; Aguilar, Marie-Isabel (2010). "Análisis cuantitativo en tiempo real del desorden lipídico por aureína 1.2 durante la adsorción, desestabilización y lisis de la membrana". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranas . 1798 (10): 1977–1986. doi : 10.1016/j.bbamem.2010.06.023 . PMID 20599687.
- ^ Sanghera, Narinder; Swann, Marcus J.; Ronan, Gerry; Pinheiro, Teresa JT (2009). "Información sobre los eventos tempranos en la agregación de la proteína priónica en las membranas lipídicas". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranas . 1788 (10): 2245–2251. doi : 10.1016/j.bbamem.2009.08.005 . PMID 19703409.
Lectura adicional
- Robert B. Gennis. "Biomembranas, estructura molecular y función". Springer Verlag, Nueva York, 1989.
- HL Scott, Jr y TJ Coe. "Un estudio teórico de las interacciones lípido-proteína en bicapas". Biophys J. 1983 junio; 42(3): 219–224.