Efecto de las interacciones electrostáticas entre dominios en las propiedades de membranas lipídicas

WILKE, NATALIA; MANGIAROTTI, AGUSTÍN

Córdoba

Congreso; VI Encuentro Argentino de Materia Blanda; 2016

Facultad de Matemáticas, Astronomía, Física y Computación (FAMAF, UNC)

Las membranas biológicas son sistemas complejos que poseen una composición dinámica, y debido a ello comprender los principios que rigen su organización y la relación de ésta con su función constituye un gran desafío. Sin embargo, dicha complejidad motivó el desarrollo de modelos experimentales más simples, cuyo tamaño, geometría y composición pueden modificarse y controlarse, ayudando a profundizar el estudio de sus propiedades.1Uno de los aspectos más estudiados de las membranas es la formación de dominios lipídicos como resultado de la segregación en fases. La importancia de dichas heterogeneidades reside en que en el contexto de las membranas celulares han sido asociadas a importantes funciones, como el tráfico celular, la regulación de canales iónicos, señalización, la asociación a determinadas proteínas, entre otras2?8. En sistemas modelo como las monocapas de Langmuir en la interface agua-aire, se ha observado formación de patrones estructurados de dominios, y esta modulación de fases mesoscópicas ha sido explicada como resultado de la competencia entre la tensión de línea y las repulsiones dipolares entre dominios.5?8 Sin embargo, en el caso de las bicapas lipídicas, se ha asumido durante décadas que las interacciones electrostáticas de largo alcance (distancias micrométricas) pueden despreciarse debido al apantallamiento producido por el medio acuoso en el que se encuentran inmersas. Este concepto, que se respalda principalmente en cálculos y aproximaciones teóricas,9?11 es ampliamente aceptado en el área de la biofísica. En este trabajo mostramos evidencia experimental de que las repulsiones electrostáticas entre dominios en bicapas cargadas así como también en bicapas neutras regulan la difusión, la estructuración y la fusión de dominios micrométricos. Los experimentos se realizaron para bicapas planas y también para monocapas de Langmuir a modo de comparación, y la similitud entre los resultados encontrados para ambos sistemas sugiere que las repulsiones entre dominios ocurren principalmente en el plano de la membrana. Todos los resultados señalan que las interacciones electrostáticas entre especies insertas en la membrana en escalas microscópicas no son despreciables, sugiriendo por tanto otra manera de regular las propiedades de la membrana.REFERENCIAS1-Y.-H. M. Chan, S. G. Boxer, Curr. Opin. Chem. Biol., 2007, 11, 581?7.2-D. Lingwood, K. Simons, Science 2009, 327, 46?50.3-I. Mellman, W. J. Nelson, Nat Rev Mol Cell Biol, 2008, 9, 833?845.4-M. Stöckl, J. Nikolaus, A. Herrmann, in Liposomes: Methods and Protocols, Volume 2: Biological Membrane Models, ed. V. Weissig, Humana Press, Totowa, NJ, 2010, pp. 115?126.5-H. McConnell, Annu. Rev. Phys. Chem., 1991, 42, 171?195.6-T. M. Fischer, L. Mathias, 2004, 394, 383?394.7-M. Seul, D. Andelman, Science, 1995, 267, 476?483.8-D. Andelman, MRS Proc., 1989, 177, 337?344.9-J. Liu, S. Qi, J. T. Groves, A. K. Chakraborty, J. Phys. Chem. B, 2005, 10-9, 19960?9.10-T. M. Konyakhina, S. L. Goh, J. Amazon, F. A. Heberle, J. Wu, G. W. Feigenson, Biophys. J., 2011, 101, L8?L10.11-J. J. Amazon, S. L. Goh, G. W. Feigenson, Phys. Rev. E - Stat. Nonlinear, Soft Matter Phys., 2013, 87, 1?10.