Membranas Biológicas
Estructura Organización
Programa Biología Celular y Molecular, ICBM, Facultad de Medicina Curso Biología Celular y Molecular 1er año de Medicina 2014
Seminario Nº2
Cristal Gel Fluido
Logros
•Comprende la organización de los diferentes componentes de las membranas y sus propiedades de asimetría, fluidez y dinamismo.
•Discute algunas estrategias y ensayos experimentales empleados en estudios de moléculas, dominios y estructuras de las membranas.
•Propone hipótesis y estrategias experimentales simples para comprender la regulación de formación de caveolas
• Describe e interpreta resultados para la comprensión de mecanismos involucrados en las funciones de la membrana plasmática y cuyos cambios producen patologías
•Asocia las propiedades fisicoquímicas de las membranas con aspectos
generales de la fisiología celular normal y patológica
ACTIVIDADES
Actividad 1
Figure 10-2 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Estructura de un fosfolípido
Figure 10-3 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Fosfolípidos Esfingofolípido
Figure 10-4 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Estructura del colesterol y su asociación en la bicapa
Figure 10-18 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Fosfatidil inositol trifosfato
Glicolípidos
Flipasas
Esquema del modelo del mosaico fluido Singer y Nicolson 1972
Propiedades: Asimetría - Fluidez - Dinámismo
Figure from Human Biology by Daniel Chiras
Distribución asimetría de lípidos entre ambas monocapas.
= Flipasas específicas
Formación de dominios discretos en liposomas de
composición lipídica variada
56 mili-segundos de visualización de los cambios en un lípido marcado (dominio) en la membrana plasmática “in vivo” de una
célula en cultivo
Asimetría en el plano transversal de la bicapa lipídica y en los diferentes dominios de membrana plasmática en una célula polarizada.
Biochem. J. (1978) 174, 563-567
¿Cómo se determinó,
la polaridad en la membrana celular?
Mono capa externa
Mono capa citosólica
¿Qué lípidos se pueden asociar a los complejos proteicos que participan en polarizar estas células?
Figure 10-30 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Solubilidad de membranas en solución de detergentes Detergentes
No iónico
¿Cómo se identificaron los tipos de proteínas de membranas?
La clasificación en proteínas periféricas y
proteínas integrales es un concepto operacional
Metodología química:
• extracción diferencial de proteínas empleando soluciones salinas y soluciones de detergentes.
Metodología morfológica:
• Criofractura: proteínas integrales de transmembrana.
Proteínas transmembranas
criofractura
Polaridad en células
Complejos que
determinan
Polaridad celular
From cells to organs: building polarized tissue David M. Bryant* and Keith E. Mostov 2008
www.nature.com/reviews/molcellbio
Fosfatidil inositol trifosfato
(P)
En cierta medida, los Lípidos también
participan en estruc- turar la polaridad
de las células epiteliales y migratorias
P2 se asocia con complejos EBPSO
PIP5Kβ pERM RhoA
P2 se asocia a complejos EBP50
PIP5Kβ pERM RhoA
P3 se asocia a complejos G12, G13
Rac, CDC 42 Akt-P13K
P2
P2 P3
P3
Transverse organization of phospholipids across the bilayer of plasma-membrane sudfractions of rat hepatocystes
Joan A. Higgisn & Howard Evans 1978 Biochem.J. 174:563-567
Actividad 2
Localización de diferentes tipos de proteínas en las membranas
Figure 10-30 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
¿Qué son las asociaciones de lípidos Rafts?
Los rafts corresponden a sectores o microdominios de membrana plasmática constituidos por la asociación dinámica de importantes cantidades de esfingolípidos, glicolípidos y colesterol con cadenas de ácidos grasos saturadas, ubicados en la monocapa exoplásmica de la bicapa. En la monocapa citoplasmática prevalecen fosfolípidos de cadenas largas y saturadas, con alto contenido de colesterol.
Se caracterizan por:
ser resistente a la solubilización en detergentes no iónicos
(DRM), a 4 C y presentan una baja densidad de flotación en
gradiente de sacarosa.
Actividad 3
Bicapa lipídica y microdominios balsas
Figura 5
A: Representa el modelo de Singer and Nicolson donde las proteínas son distribuidas al azar en una bicapa de lípidos homogénea.
B: Representa la hipótesis original de”
lipidos rafts” donde hay fases
altamente ordenadas, funcionan-do como plataformas para ciertas
proteínas, mientras otras son
excluidas. (la membrana plasmática es una mezcla de moléculas (no ideal), con varios niveles de miscibilidades y además contiene moléculas inmóviles que pueden estar unidas al citoesqueleto, lo que sugiere la presencia de dominios y complejos moleculares con diferentes tamaños y permanencias en el tiempo).
C: Interpreta la hipótesis actual de lípidos rafts, considera una interacción entre pequeños y dinámicos dominios rafts y la malla de actina subyacente . Los rafts se asocian y disocian pero las interacción proteínas-rafts con
proteínas-citoesqueleto pasan a tener una decisivas acción en estos cambios de estado.
(Bioessays 34: 739–747, 2013).
¿Cómo se organizan los microdominios de lípidos
Rafts?
Caveolas
Caveolas
Qué es una caveola?
Concepto clásico: invaginaciones de la membrana plasmática que mide alrededor de 50-100 nm, 1950 Palade y Yamada.
Michael Lisanti plantea:
“ las caveolas fueron clásicamente definidas como invaginaciones de la
membrana plasmática de un diámetro entre 50-100 nm... Sin embargo, esta descripción morfológica es incompleta”
CAVEOLAS pueden ser :
1. invaginaciones,
2. estructuras aplanadas dentro del plano de la membrana 3. vesículas.
4. estructuras similares a racimos de uvas 5. túbulos
Caveolas
Science 293, 2404 (2001)
Ejemplo de proteínas de señalización presente en una caveola
Frontier in Physiology 2:1-12, 2012
Vías de síntesis de las proteínas:
Señalización ……….
Cavinas ………
Cavin ………..
Lípidos “rafts” y Caveolas
Caveolas y su relación con patología (Actividad 4)
•Detección de Caveolinas por Western-blot y por inmunofluorescencia en tejido cardíaco normal (wild)
•y KO para caveolina 3
•Evaluación de la ultra estructura del corazón del ratón KO-Cav-3, usando microscopio electrónico de transmisión.
(wild)
Evaluación del engrosamiento de la pared del ventrículo izquierdo
Ventrículo normal
Ventrículo hipertrofiado
FIN
