Las proteínas en las membranas lipídicas son uno de los componentes fundamentales de la funcionalidad biológica. Los investigadores de Lawrence Livermore han descubierto cómo imitar su función utilizando porinas de nanotubos de carbono.

Usando alta velocidad, microscopía de fuerza atómica (HS-AFM), El equipo demostró que un nuevo tipo de canal biomimético, las porinas de nanotubos de carbono (CNTP), también es lateralmente móvil en las membranas lipídicas soportadas. Reflejando el comportamiento biológico de las proteínas.

La investigación abre la puerta al uso de CNTP como modelos para estudiar la física de las proteínas de membrana, así como componentes versátiles y móviles para células artificiales y sistemas híbridos que combinan células biológicas y componentes artificiales.

Las membranas lipídicas representan uno de los componentes fundamentales de la arquitectura de la vida porque proporcionan una matriz versátil para una variedad de proteínas de membrana que pueden realizar una variedad de tareas, incluido el reconocimiento molecular y la transducción de señales. transporte de metabolitos y remodelación de membranas.

La naturaleza fluida 2-D de la membrana lipídica no solo le permite adaptarse a una variedad de formas, pero también permite que las proteínas de la membrana se difundan dentro de este plano 2-D, permitiendo muchos procesos biológicos importantes.

"Para comprender la física fundamental del movimiento de las proteínas en la membrana lipídica, necesitábamos un enfoque que combinara modelos de proteínas de membrana simples y robustos con enfoques de imágenes y seguimiento que puedan seguir el movimiento de la membrana en las escalas de tiempo y longitud relevantes, "dijo Yuliang Zhang, un investigador postdoctoral LLNL y autor principal de un artículo en la revista, Transacciones filosóficas de la Royal Society B .

El equipo creó equivalentes de poros de membranas artificiales simples y versátiles, CNTP, que están hechos de segmentos cortos de nanotubos de carbono de pared simple que pueden autoinsertarse en la membrana lipídica y formar un poro transmembrana. Estos objetos muy simples muestran una gran cantidad de comportamientos similares a los poros de proteínas de membrana:pueden transportar agua, iones y protones a través de la membrana.

"Descubrimos que los CNTPS eran capaces de reproducir otra propiedad clave de las proteínas de membrana:su capacidad para difundirse en la membrana lipídica, "dijo Alex Noy, Científico del LLNL e investigador principal del proyecto CNTP. "Las imágenes de AFM de alta velocidad pueden capturar la dinámica en tiempo real del movimiento del CNTP en la membrana bicapa de lípidos soportada".

Zhang dijo que el estudio demuestra que las similitudes entre los CNTP y los poros de la membrana biológica incluyen no solo propiedades de transporte similares, pero también la capacidad de moverse lateralmente en la membrana.

Otros investigadores de LLNL incluyen a Ramya Tunuguntla y Pyung-On Choi. La investigación aparece en la edición del 20 de junio de Transacciones filosóficas de la Royal Society B .