TRASFORMACIONES ELEMENTALES CON MATRIZ

Título: ORGANIZACION DE LA MENBRANA CELULAR; LAS PROTEINAS RIGEN A LOS LIPIDOS?

Las membranas celulares son un sistema complejo adaptable: están constantemente re-organizadas en respuesta a entradas extra e intracelulares y su estructura local y global determina en última instancia, cómo, dónde y cuándo se procesan estas entradas. Esto requiere una estrecha conexión de la señalización y las membranas en compartimentos localizados y especializados. Mientras que los lípidos son componentes esenciales de las membranas celulares, que en su mayoría carecen de un vínculo directo con las señales de entrada. En este artículo revisamos cómo las proteínas pueden deformar localmente membranas, modificar y reorganizar los lípidos para formar dominios de membrana y regular propiedades como cargos de membrana y difusión. Desde este punto de vista, parece que las proteínas desempeñan un papel central en la regulación de la organización de la membrana.

Introducción.

La membrana plasmática es una puerta de enlace que coordina las señales extracelulares con respuestas intracelulares y viceversa, vincula procesos intracelulares a las interacciones célula-célula y la organización del tejido. Por lo tanto, la membrana plasmática se extiende a endosomas intracelulares y vesículas  extracelulares para mediar en las funciones celulares tales como la señalización del receptor, la presentación de proteínas de superficie y la secreción de proteínas. Hay pruebas abrumadoras de que la membrana plasmática no es una mezcla homogénea, pero (PREGUNTA) cómo las membranas celulares se compartimentan y como los lípidos y las proteínas de contribución hacen esta compartimentación es el tema de debate en curso. La razón por la que los dominios de membrana han atraído tanto la atención es que la organización de la membrana conceptualiza cómo las células pueden coordinar activamente los procesos para adaptarse y responder a su entorno. Tras la señalización, las membranas celulares se reordenan en dominios especializados, con distintas propiedades como la composición, la carga, la curvatura o condensación. Estos dominios entonces actúan como plataformas de señalización y coordinar eventos celulares. Mientras que los lípidos pueden contribuir y determinar la plasticidad de la formación de dominio, son las proteínas las que contienen la clave para desencadenar tal re-organización de membrana de una manera activa y regulada. Aquí nos centramos en cómo las proteínas pueden localmente impactar en la organización de la membrana y la estructura, ya sea actuando sobre las propiedades biofísicas de las membranas celulares, por ejemplo a través de fuerzas mecánicas o mediante la introducción de cambios delimitados en la composición lipídica de la membrana.

EMPUJAR, TIRAR O FLEXIONAR: PROTEÍNAS QUE DAN FORMA A  LAS MEMBRANAS.

Procesos celulares como la endocitosis, exocitosis y la señalización requieren controladas y localizadas deformaciones de la membrana. Aunque algunos lípidos tienen curvatura intrínseca, cambios localizados en la topografía es más probable que se apliquen sobre las membranas por las proteínas especializadas. En los párrafos siguientes, se describen ejemplos de proteínas que dan forma a las membranas celulares.

El dominio bin / anfifisina / Rsv161 (BAR) superfamilia de proteínas se ha convertido en uno de los principales factores que controlan la flexión de la membrana. Varios tipos de proteínas de dominio (BAR) pueden generar una amplia gama de curvaturas. Aunque carecen de un acuerdo para una estructura de secuencia, las proteínas de dominio BAR normalmente forman homodímeros o heterodímeros que se ensamblan estructuralmente en una forma curva "platano". Mecánicamente, las proteínas de dominio BAR ejemplifican las dos formas de proteínas periféricas que generalmente inducen curvatura: 1) al actuar como un armazón de la membrana y flexionando la membrana debido a su estructura intrínsecamente curvada, o 2) mediante la inserción de cuñas anfipáticas y desplazando asimétricamente los lípidos (MIRAR) en el folleto o superficie  de la membrana con que interactúan. (1 EJEMPLO A). Consistente con su forma, las proteínas de dominio BAR también son sensores de curvatura de la membrana y pueden actuar como andamios de proteínas gracias a los dominios SH3. Estas características dan a las proteínas de dominio BAR no sólo la capacidad de mejorar la curvatura de la membrana preexistente, sino también para reclutar a otras proteínas hacia sitios de membrana con curvatura específica. Cabe destacar que varios miembros de la superfamilia de proteínas BAR reclutan y activan a los miembros de la familia WASP para promover la polimerización de actina en el sitio de la curvatura de la membrana y generar un alargamiento del túbulo. Al estabilizar las membranas con alta curvatura, las proteínas de dominio BAR también pueden inhibir la fisión de membrana. En un mecanismo similar a la de las proteínas de dominio BAR, Exo70, una proteína del complejo exocyst, oligomeriza en armazones que generan una curvatura de membrana positiva. Exo70, que se une a fosfatidilinositol 4,5-bifosfato (PIP2), da forma a la protrusión de la membrana que puede ser-actina libre y contribuir a la formación de la vanguardia en la migración de las células.

La Caveola son otro ejemplo clásico de los organizadores de la membrana y representan invaginaciones distintas en la membrana plasmática formada por 140-150 caveolinas. Caveolina-1 es el mejor miembro de la caveolina caracterizado y se une a la  cara interna de la membrana plasmática a través de la palmitoilación. El mecanismo aceptado es que la caveolina-1 crea una curvatura de  membrana a través de un dominio putativo de acuñamiento  de horquilla en la cara interior y es la capacidad para oligomerizar. Cavins, una familia de proteínas citoplasmáticas, cooperan con la caveolina para impulsar la formación de caveolas.

Las tetraspaninas son proteínas estructurales que llevan cuatro dominios de transmembrana y controlan la formación de túbulos de membrana. De manera similar al dominio de proteínas BAR, pueden oligomerizar y reclutar a varias proteínas para establecer microdominios funcionales. Las tetraspaninas han sido reportadas a participar en casi toda las funciónes celulares que requieran cambios en la forma de membrana. Diferentes miembros de la familia de tetraspaninas cumplen diferentes funciones  de la membrana al darle forma, ya sea a favor (CD81, CD9, CD151) o inhibiendo (CD82) la extensión de membrana. Aún no está claro cómo exactamente las tetraspaninas promueven la formación de túbulos de membrana, pero las evidencias apuntan a su capacidad para generar tanto la curvatura de la membrana y el control de la polimerización de actina.

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