Interacción proteína-lípido

A interacción proteín-lípido é a influencia das proteínas de membrana sobre o estado físico dos lípidos ou viceversa.

As cuestións que son relevantes para comprender a estrutura e función da membrana son: 1) se as proteínas intrínsecas de membrana se unen estreitamente a lípidos, e saber cal é a natureza das capas de lípidos adxacentes á proteína; 2) se as proteínas de membrana teñen efectos de longo alcance sobre a orde ou dinámica dos lípidos de membrana; 3) saber como os lípidos inflúen na estrutura e función das proteínas de membrana; 4) saber como as proteínas periféricas de membrana que se unen á capa superficial interaccionan cos lípidos e inflúen no seu comportamento.

 Unión de lípidos a proteínas intrínsecas de membran na bicapa 

Estanse a realizar investigacións a grande escala para saber se as proteínas teñen sitios de unión que son específicos para determinados lípidos e se os complexos proteína–lípido poden ser considerados de longa vida comparados co tempo necesario para o recambio dun encima típico, que é 10−3 segundos. Isto pode saberse mediante o uso de resonancia magnética nuclear de deuterio (2H-RMN), resonancia de spin electrónico e métodos fluorescentes.

Utilízanse dous enfoques para medir a afinidade relativa da unión de lípidos con determinadas proteínas de membrana. Consisten no uso de análogos de lípidos en vesícula de fosfolípidos reconstituídas que conteñen proteínas de interese: 
1) Os fosfolípidos con etiqueta de spin teñen unha restrición de movementos cando están ao lado de proteínas de membrana. O resultado é un compoñente no espectro de resonancia de spin electrónico que está ensanchado. O espectro experimental pode analizarse como a suma de dous compoñentes, unha especie que decae rapidamente na fase lipídica "masiva" cun espectro abrupto, e un compoñente de movemento restrinxido adxacente á proteína. A desnaturalización da proteína de membrana causa un maior ensanchamento do espectro de resonancia de spin electrónico, e facilita a obtención de información das interaccións proteína-lípido de membrana YashRoy R.C. (1991) "Protein heat denaturation and study of membrane lipid-protein interactions by spin label ESR". Journal of Biochemical and Biophysical Methods, vol. 22(1), pp. 55-59.
2) Os derivados lipídicos con etiqueta de spin e bromados poden "arrefriar" ou desactivar (quench) a fluorescencia intrínseca do triptófano de proteínas de membrana. A eficacia do "arrefriado" ou desactivado (quenching) depende da distancia entre o derivado lipídico e os triptófanos fluorescentes.

 Perturbacións da bicapa lipídica debidas á presenza de proteínas de membrana laterais 

A maioría dos experimentos de resonancia magnética nuclear de deuterio (2H-RMN) con fosfolípidos deuterados demostraron que a presenza de proteínas ten pouco efecto sobre o parámetro de orde dos lípidos na bicapa ou sobre a dinámica dos lípidos, medido en tempos de relaxación. A idea xeral resultante dos experimentos de resonancia magnética nuclear (RMN) é: 1) que a taxa de intercambio entre os lípidos libres e os limítrofes é rápida, (107 sec−1), 2) que os parámetros de orde do lípido unido apenas son afectados por ter unha proteína adxacente, 3) que as dinámicas das reorientacións da cadea de acilo son se fan lixeiramente máis lentas no rango de frecuencia de 109 sec−1, e 4) que a orientación e a dinámica dos grupos da cabeza polar se ven igualmente pouco afectadas por estar adxacentes a proteínas transmembrana. O espectro 13C-RMN tamén dá información sobre interaccións especíicas lípido-proteína de biomembranas YashRoy R.C. (1991) "13C-NMR studies of membrane lipid-protein interactions upon protein heat denaturation". Journal of Biochemical and Biophysical methods, vol. 23, pp. 259-261.

Resultados recentes obtidos usando métodos ópticos non etiquetados como a interferometría de polarización dual, que mide a birrefrinxenciaAlireza Mashaghi et al. "Optical anisotropy of supported lipid structures probed by waveguide spectroscopy and its application to study of supported lipid bilayer formation kinetics" Anal. Chem., 80 (10), 3666–3676 (2008)(ou orde) nas bicapas lipídicas mostran como as interaccións con péptidos e proteínas poden influír na orde da bicapa, demostrando especificamente a asociación en tempo real coa bicapa e a concentración de péptido crítica á cal os péptidos penetran e distorsionan a orde da bicapa.Tzong-Hsien Lee, Christine Heng, Marcus J. Swann, John D. Gehman, Frances Separovic, Marie-Isabel Aguilar, "Real time quantitative analysis of lipid disordering by aurein 1.2 during membrane adsorption, destabilisation and lysis", Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Biomembranes'' Volume 1798, Issue 10, October 2010, Pages 1977–1986.

 Dinámica do esqueleto e cadea sólida de proteínas de membrana 

As técnicas de resonancia magnética nuclear de estado sólido teñen o potencial de render información detallada sobre a dinámica de residuos de aminoácidos concretos dunha proteína de membrana. Porén, as técnicas poden necesitar de grandes cantidades de proteínas etiquetadas isotopicamente (de 100 a 200 mg) e son máis informativas cando se aplican a pequenas proteínas nas que son posibles as asignacións espectroscópicas.

 Unión de proteínas periféricas de membrana á bicapa lipídica 

Moitas proteínas periféricas de membrana únense á membrana principalmente por medio de interaccións con proteínas integrais de membrana. Pero hai un grupo diverso de proteínas que interaccionan directamente coa superficie da bicapa lipídica. Algunhas, como a proteína básica da mielina, e a espectrina teñen papeis esencialmente estruturais. Varias proteínas solubles en auga poden unirse á superficie da bicapa transitoriamente ou baixo condicións especíicas.

Os procesos de pregamento incorrecto de proteínas, tipicamente deixan expostas rexións hidrofóbicas das proteínas, e adoitan estar asociados coa unión a lípidos de membrana e unha subseguinte agregación, por exemplo, durante os trastornos neurodexenerativos, o estrés neuronal e a apoptose.Narinder Sanghera, Marcus J. Swann, Gerry Ronan, Teresa J.T. Pinheiro, "Insight into early events in the aggregation of the prion protein on lipid membranes", Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Biomembranes, Volume 1788, Issue 10, October 2009, Pages 2245–2251.

 Notas 

 Véxase tamén 
 Outros artigos 
 Lípido
 Proteína

 Bibliografía 
Robert B. Gennis. "Biomembranes, Molecular structure and function". Springer Verlag, Nova York, 1989.
H L Scott, Jr & T J Coe. "A theoretical study of lipid-protein interactions in bilayers". Biophys J. Xuño de 1983; 42(3): 219–224.

Categoría:Bioquímica
Categoría:Proteínas
Categoría:Lípidos
Categoría:Bioloxía das membranas