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 parte por una lámina bimolecular, una fracción del grosor de una pompa de jabón, en el que dos capas de moléculas de lípidos están empaquetadas con sus colas hidrofóbicas apuntando hacia adentro y sus cabezas hidrofílicas hacia afuera, expuesto al agua.

La forma y estructura internas 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 utilizan detergentes, que eliminan los lípidos que forman gran parte de las estructuras de las membranas.

En un artículo recientemente publicado en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , el equipo, dirigido por Youzhong Guo, Doctor., de la Facultad de Farmacia de VCU:utilizaron un nuevo método sin detergente que les permitió examinar la membrana de una célula de E. coli, con lípidos todavía en su lugar.

Donde los modelos anteriores habían mostrado un fluido, capa de lípidos 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 distintiva dentro de la membrana. Esto llevó a los investigadores a proponer que la capa de lípidos podría actuar como sensor y como 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, Doctor., de la Universidad de Columbia, Premio Nobel de Química en 2017 y coautor del artículo. "Es contradictorio, ya que hemos aprendido que los lípidos son fluidos y están 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 del Centro de Biología Estructural de Nueva York para obtener una visión clara de la bicapa lipídica.

"Ser capaz de extraer proteínas de las membranas celulares sin usar detergentes para romper las bicapas lipídicas es realmente un avance fantástico, "dijo Wayne Hendrickson, Doctor., profesor universitario en Columbia, director científico del Centro de Biología Estructural de Nueva York 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 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.