Las proteínas de los canales naturales se integran en membranas artificiales para facilitar el transporte de iones y moléculas. Los investigadores de la Universidad de Basilea ahora han podido medir el movimiento de estas proteínas de canal por primera vez. Se mueven hasta diez veces más lento que en su entorno natural, a saber, la membrana celular. Como se informó en la revista académica Nano letras , los resultados pueden resultar útiles para el desarrollo continuo de nuevas aplicaciones como nanoreactores y orgánulos artificiales.

Las membranas de las células de nuestro cuerpo solo tienen un grosor aproximado de 4 a 5 nanómetros y consisten en una mezcla compleja de lípidos y proteínas de membrana específicas. que también incluyen proteínas de canal. Este tipo de membrana celular se puede describir como una solución 2-D fluida, en el que los componentes pueden moverse lateralmente. Estos movimientos dentro de la membrana dependen de la flexibilidad y fluidez de los componentes y, en última instancia, determinan la funcionalidad de la membrana.

Proteínas de canal dinámico

Los químicos del Centro Nacional de Competencia en Investigación (NCCR) Ingeniería de Sistemas Moleculares que trabajan con el profesor Wolfgang Meier y la profesora Cornelia Palivan de la Universidad de Basilea ahora han integrado tres proteínas de canal diferentes en membranas artificiales de 9 a 13 nanómetros de espesor y han medido su movimientos por primera vez. Los investigadores comenzaron creando grandes modelos de membrana con proteínas de canal incrustadas y teñidas; luego los colocaron en una superficie de vidrio y los midieron usando un método de medición de una sola molécula conocido como espectroscopía de correlación de fluorescencia. Los tres canales de proteínas pudieron moverse libremente dentro de las membranas de varios grosores, lo que llevó hasta diez veces más tiempo que en las bicapas lipídicas de su entorno natural.

La flexibilidad es una necesidad

En membranas más gruesas, los componentes básicos de la membrana (polímeros) deben poder condensarse alrededor de las proteínas del canal para alterar su tamaño fijo. Para hacerlo los bloques de construcción de la membrana deben ser suficientemente flexibles. Esto ya se había descrito en teoría. Los investigadores de la Universidad de Basilea ahora han podido medir esto en un experimento práctico por primera vez, demostrando que cuanto más gruesa es la membrana, cuanto más lento es el movimiento de la proteína del canal en comparación con el movimiento de los polímeros reales que forman la membrana.

"Este fenómeno es efectivamente una disminución local de la fluidez causada por la condensación de los polímeros, "explica el autor principal, Fabian Itel. En esencia, sin embargo, el comportamiento de las proteínas del canal en las membranas artificiales es comparable al de su entorno natural, la bicapa lipídica, siendo la escala de tiempo de los movimientos aproximadamente diez veces menor. El proyecto de investigación recibió financiación de la Swiss National Science Foundation y la NCCR Molecular Systems Engineering.