Effect of membrane fluidity and lipid microdomains on pore-forming ability of sticholysins, toxins with potential biomedical/biotech applications

PEDRERA PUENTES, LOHANS; ROS, U.; SÁNCHEZ, R. E; ÁLVAREZ, Y; ALE, ELISA; SCHREIER, S.; FANANI, MARÍA LAURA; MAGGIO, BRUNO; LANIO, M. E.; ÁLVAREZ, C.

La Habana

Congreso; Biotecnología Habana 2012; 2012

Las Sticholisinas I y II (Sts, St I/II) son dos proteínas formadoras de poros producidas por la anémona marina Stichodactyla helianthus que pertenecen a la familia de las actinoporinas. Las Sts son proteínas solubles que se insertan, oligomerizan y finalmente desestabilizan la membrana blanco. En este trabajo se estudió el efecto de las insaturaciones de los fosfolípidos de la membrana en la actividad funcional de las Sts mediante la caracterización de la actividad permeabilizante y unión a monocapas y liposomas. La caracterización mediante técnicas de microscopía de monocapas de diestearoilfosfatidilcolina (DSPC): esfingomielina (SM) (50:50) mostró que estas presentan dominios condensados en coexistencia con una fase condensada más laxa enriquecida en SM, mientras que las de dioleilfosfatidilcolina (DOPC):SM (50:50) son expandidas y casi homogéneas. Las Sts se unen a ambas monocapas. El análisis de la adsorción de St II a monocapas DSPC:SM (50:50) y DOPC:SM (50:50) demostró que ésta se une a las fases lipídicas en estado más laxo enriquecidas en SM, que a los que se encuentran en fase líquida condensada (LC). Esto ocurre incluso aunque los dominios condensados se encuentren probablemente más enriquecidos en SM. Lo anterior sugiere que la unión de las Sts a membranas modelos es más complejo que un simple reconocimiento de la SM, pues es dependiente del estado de fase en la cual se encuentre este fosfolípido. La unión de las Sts y la actividad permeabilizante en liposomas de las mismas composiciones ocurre más efectivamente en aquellos que contienen fosfatidilcolinas (PC) con cadenas de ácidos grasos insaturados. Estos resultados están estrechamente correlacionados con la fluidez de estas vesículas. Probablemente los liposomas que incluyen ácidos grasos de cadenas insaturadas producen membranas menos empaquetadas, haciendo que las proteínas tengan mayor probabilidad de asociación y oligomerización. Por otro lado, no se encontró correlación entre la actividad permeabilizante de las Sts y la presencia de defectos entre las fases como ha sido postulado para otras actinoporinas. A partir de estos resultados proponemos que las propiedades del núcleo hidrofóbico de la membrana resultantes del empaquetamiento lipídico son importantes en la unión y oligomerización de las Sts, dos eventos determinantes del mecanismo de formación de poros.