Microdominios de membrana

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Los microdominios de membrana son regiones de membrana que exhiben una composición, estructura y función biológica diferente del resto de la membrana que los rodea, independientemente de su estabilidad, tamaño o el mecanismo de formación[1] .El tipo de microdominio descrito principalmente es el de las balsas lipídicas[2], pero existen también las caveolas[3] y los dominios ricos en tetraspanina[4].

Características[editar]

La membrana tiene una fluidez regida por los movimientos que los lípidos realizan, dentro de los cuales están las flexiones, movimientos laterales y flip-flop, ligado por las insaturaciones que presentan los ácidos grasos de los fosfolípidos[5]. Los microdominios, o mejor llamados dominios nanoescala, por su tamaño menor a 200 nm, se clasifican en tres tipos: balsas lipídicas, caveolas y dominios ricos en tetraspanina, aunque al final todas tienen características comunes[2] [6].

Balsa lipídica[editar]

La composición básica de una balsa lipídica es colesterol o esteroles y esfingolípidos, con ácidos grasos saturados y de cadenas largas que se agrupan formando regiones muy estables. Los ácidos grasos saturados y las cadenas largas les confiere cierta rigidez o menor fluidez a los esfingolípidos de estas regiones. Las proteínas presentes en estas balsas son las que presentan un anclaje con glicofosfofatidilinositol (GPI). Dentro de los glicolípidos asociados, el que se encuentra en mayor proporción es la glicoesfingosina[5].

Se tiene que tomar en cuenta que la membrana es asimétrica y en la monocapa interna de una balsa se presenta otra composición en la que están, principalmente, de colesterol y glicerofosfolípidos, con largas colas de ácidos grasos saturados, además de concentrar proteínas ancladas a lípidos como la Src cinasa, que está involucrada en la señalización[5].

Caveola[editar]

Microdominio definido como un pozo de 60 a 80 nm de diámetro presente en la membrana plasmática. Se caracteriza por ser una invaginación de la membrana que presenta la proteína caveolina, de la cual se estima que existen 144 moléculas por cada caveola, y está enriquecida con muchos de los componentes que también se presentan en una balsa lipídica, es por eso que algunos autores lo consideran un subtipo de balsa lipídica[7][8].

La caveolina es una proteína de 21 kDa, triplemente palmitolada en el extremo C-terminal, unida a colesterol, que forma un bucle intramembranal que termina con un dominio citosólico[7]. Existen tres isoformas, CAV1, CAV2 y CAV3. CAV1 y CAV2 se presentan en células no musculares ricas en caveolas, mientras que CAV3 se encuentra en músculo esquelético y algunas células de músculo liso[8].

Dominios ricos en tetraspanina[editar]

Son unidades preorganizadas de la membrana plasmática que incluyen un arreglo de receptores relacionados funcionalmente. Presentan heterogeneidad en cuestión de tamaño entre células y tienen anclados las proteínas tetraspaninas, las cuales son una superfamilia de proteínas. Estas proteínas presentan 4 dominios transmembranales, las cuales controlan la formación de túbulos de membrana. Pueden oligomerizarse y reclutar varias proteínas para establecer dominios estables[2] [4].

Historia[editar]

En 1987 Simons y Van Meer, descubrieron que las redes de glicoesfingolípidos se encontraban en el aparato de Golgi antes de ser enviados a la parte apical de la célula epitelial polarizada[2]. En 1997, Simons y Elina Ikonen fueron los que descubrieron estas estructuras y fue que las denominaron como balsas lipídicas. Se dieron cuenta que cuando se disolvían, la membrana presentaba regiones resistentes a los detergentes empleados, quedando remanentes de la membrana. A estos remanentes se les llamó membranas resistentes a detergentes ,DRM’s por sus siglas en inglés. En ese mismo tiempo se tenía en mente que el modelo de membrana plasmática, era como un mar de lípidos en el cual las proteínas flotaban con muy poca o sin ningún tipo de organización[9]. Fue que en ese tiempo Simons e Ikonen establecieron la teoría de las balsas lipídicas en la revista Nature [10].

Por otro lado las caveolas fueron identificadas en 1953 por Palade utilizando microscopía electrónica[7]. A partir de ese momento fue que se empezó a emplear ese término y el de las caveolas. Estas llevan ese nombre por tener forma de cueva, y contienen muchas proteínas llamadas caveolinas, las cuales son invaginaciones de la membrana[9].

Existen otros dominios ricos en tetraspaninas; estas fueron clonadas a inicios de los años 90’s. Las primeras técnicas utilizadas, basadas en inmunoaislamiento, revelaron que tenían una habilidad para asociarse de forma cis con otras proteínas de membrana y con otras tetraspaninas[4].

En 2006 las balsas lipídicas fueron denominadas como “dominios pequeños” (20-100 nm), que son heterogéneos, altamente dinámicos y enriquecidos con esteroles y esfingolípidos. Las balsas lipídicas pueden, a veces, estabilizarse para formar plataformas largas mediante las cuales hay interacciones proteína-proteína y proteína-lípido (Pike). Existen más de 3000 artículos que le atribuyen actividades a las balsas lipídicas como promotor de resistencia a drogas en células cancerígenas, o como una vía de entrada a virus[9][1].

Importancia[editar]

Se sabe que los microdominios de membrana son regiones reguladoras de la membrana y que pueden proporcionar un orden. Dentro de dichas regiones se encuentran ancladas diferentes tipos de proteínas dándole una organización a la membrana; se sabe que tienen una importancia fisiopatológica en la que se involucra los depósitos de la membrana para los cambios morfológicos celulares, por ejemplo la citocinesis, el proceso de vesiculación, la distribución de proteínas, ya sea receptoras, de señalización, etc., y también la entrada de agentes infecciosos tales como retrovirus ,influenza o VIH[2][11].En el sistema inmune se sabe que juega un papel importante en la señalización ya que existen receptores de las células T ancladas a estas regiones[11].

Depósitos de la membrana para la deformación celular[editar]

La deformación celular se refiere a los procesos en los que la célula cambia su forma por deformaciones o polarizaciones de la membrana plasmática. Diversos estudios se han realizado para determinar las regiones de la membrana enriquecidas es en colesterol y proteínas durante los procesos de citocinesis durante la división celular ,la polarización de la célula (por ejemplo en las células epiteliales) y la formación de regiones donde la célula se estruja (squeezing), lo cual es muy común en los eritrocitos y se sabe que también ocurre este en células cancerígenas al momento de pasar por espacios muy reducidos para invadir otros tejidos[2].

Sitios de vesiculación de la membrana[editar]

Se tiene un modelo teórico del proceso de vesiculación el cual propone la dependencia de distintas propiedades para que esto se lleve a cabo. El modelo teórico está basado en observaciones experimentales que se han llevado a cabo; entre estas se destaca la formación de microvesículas de neutrofilos activados enriquecidas en colesterol,lo cual puede indicar que es esencial la presencia del colesterol en ciertas regiones de la membrana para la formación de dichas microvesículas. Por ende se sugiere que las balsas lipídicas o dominios de lípidos más grandes de cierta composición pueden ser puntos iniciales para el proceso de vesiculación. Se sabe que las microvesículas juegan un papel importante en procesos patológicos y fisiológicos; están involucradas en la comunicación intercelular, coagulación, inflamación, tumorigenesis, migración y parasitismo. De igual forma las microvesículas representan biomarcadores diagnósticos y son utilizadas para aplicaciones terapéuticas[2].

Distribución de las proteínas[editar]

Los dominios membranales con una composición específica de lípidos sirven como plataformas en las que se acumulan o excluyen proteínas membranales. Se sabe que existen propiedades biofísicas de la membrana,como el grosor, que pueden afectar la acumulación o exclusión de proteínas. Dichas propiedades dependen de la composición lipídica de la membrana[2].

Entrada de agentes infecciosos a la célula[editar]

Los agentes infecciosos tales como las bacterias, toxinas, virus y parásitos tienen como objetivo de infección a los lípidos de membrana. Se sabe que la toxina de la bacteria del cólera se une específicamente al gangliósido GM1 por su subunidad B; de igual forma, el virus Simian 40 (SV40) se une al gangliósido GM1 e induce una invaginación de la membrana. El virus de inmunodeficiencia humana (VIH) también presenta unión con GM1 y con DiIC16 en los dominios de membrana. Lo anterior demuestra que los dominios de membrana son importantes para las infecciones ya que se pueden utilizar para nuevos tratamientos[2].

Sistema inmune[editar]

Se sabe que las balsas lipídicas se ven involucradas en la activación de las células T ya que se ha visto que la disminución de colesterol en las membranas de dichas células inhibe la activación de las células T[12].

Referencias[editar]

  1. 1,0 1,1 Malinsky, J., Operkarová, M., Grossman, G. y Tanner, W. (2013). Membrane Microdomains, Rafts, and Detergent-Resistant Membranes in Plants and Fungi. The Annual Review of Plant Biology, 64:501-529.
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 Carquin,M.,L.D´Auria,H.Pollet,E.Bongarzone,D.Tyteca. (2016). Recent progress on lipid lateral heterogeneity in plasma membranes: From rafts to submicrometric domains.Progress in lipid research,62:1-24.
  3. Parton, R. G. y Simons, K. (2007). The multiple faces of caveolae. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 8: 185-194.
  4. 4,0 4,1 4,2 Yáñez-Mó, M., Barreiro, O., Gordon-Alonso, M., Sala-Valdés, M. y Sánchez-Madrid, F. (2009). Tetraspanin-enriched microdomains: a functional unit in cell plasma membranes. Trends in Cell Biology, 19 (9): 434-446.
  5. 5,0 5,1 5,2 Karp, G. C. (2013). Cell and Molecular Biology: Concepts and Experiments (7th ed.) New Jersey: John Wiley & Sons.
  6. Alberts, B., A. Johnson, J.Lewis, M.Raff, K.Roberts, P.Walter. (2008). Molecular Biology of the cell (5th ed.) New York: Garland Science.
  7. 7,0 7,1 7,2 Laude, A. J. y Prior, I. A. (2004). Plasma membrane microdomains: organisation, function and trafficking. Molecular Membrane Biology, 21 (3): 193-205.
  8. 8,0 8,1 Parton, R. G. y Simons, K. (2007). The multiple faces of caveolae. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 8: 185-194.
  9. 9,0 9,1 9,2 Leslie, M.(2011). Do Lipid Rafts Exist? Science,334: 1046-1047.
  10. Simons, K. e Ikonen, E. (1997). Functional rafts in cell membranes. Nature, 387: 569-572.
  11. 11,0 11,1 Simons,K. y M.J.Gerl.(2010).Revitalizing membrane rafts: new tools and insights. Nature,11:688-699.
  12. Simons,K. y M.J.Gerl.(2010).Revitalizing membrane rafts: new tools and insights. Nature,11:688-699.