viernes, 2 de diciembre de 2011

RESUMEN DE ARTICULOS.

REGULACION DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA DE FOSFOLÍPIDOS, BICAPA Y ASIMETRIA.
(REGULATION OF TRANSBILAYER PLASMA MEMBRANE PHOSPHOLIPID ASYMMETRY)
DAVID L. DELEKE
La distribución de los lípidos transmembranales a  través de membranas biológicas es asimétrica. La colina que contiene lípidos, la fosfatidilcolina (PC) y esfingomielina (SM), se enriquecen sobre todo en la cara externa de la membrana plasmática o el prospecto lumenal topológicamente equivalente de orgánulos internos. En contraste, el glicerofosfolípidos que contienen aminas, fosfatidiletanolamina (PE) y la fosfatidilserina (PS), se encuentran preferentemente en el folleto del citoplasma. Otros fosfolípidos de menor importancia, tales como el ácido fosfatídico (PA), fosfatidilinositol (PI), el fosfatidilinositol-4-monofosfato (PIP), y fosfatidilinositol-4 ,5-bisfosfato (PIP2), se benefician también del lado cytofacial de la membrana. Este lípido tiene una asimetría ha sido bien caracterizada en la membrana de los eritrocitos, la monocapa externa de los cuales contiene un 75-80% de los PC y SM, el 20% de la PE, PA, PI, y PIP2, y no detectable PS o PIP ( 2-6) [métodos para la medición de los lípidos transbilayer asimetría han sido revisados ​​recientemente (7)]. La distribución deglucoesfingolipidos es otro importante componente de la membrana, favorece la cara  externa de la membrana plasmática (8).
La pérdida de la asimetría de fosfolípidos de transmembrana, con la consiguiente exposición de PS en la monocapa externa, se produce en condiciones normales y patológicas. Externalización de PS se induce al inicio del proceso de apoptosis (9) y durante la activación de plaquetas (10). Esta perturbación provoca un cambio en las propiedades de la superficie celular, incluida la conversión a un estado procoagulante (11), una mayor adhesión (12), aumento de la agregación (13), y el reconocimiento por parte de los fagocitos (14, 15). Si bien estos procesos son esenciales para el desarrollo normal de las células y la hemostasia, la pérdida incontrolada de PS asimetría puede contribuir significativamente a la enfermedad cardíaca y accidente cerebrovascular y se ha asociado con enfermedades que tienen alto riesgo cardiovascular, como diabetes (16, 17).

GENERACIÓN DE LOS LÍPIDOS TRANSMEMBRANA ASIMETRÍA

La biosíntesis de lípidos es de por sí asimétrica. Las enzimas responsables de la síntesis de lípidos se localizan por lo general sólo por un lado de la membrana en la que se produce la biosíntesis. Para el glicerofosfolípidos principales (PS, PE, PC y PI), la síntesis de novo se produce en la cara citosólica del retículo endoplasmático (ER) (24). Con la excepción del PC, esto coloca a los lípidos recién sintetizados en el lado de la membrana en la que al final se enriquece en la membrana plasmática. Debido a la barrera termodinámica a los movimientos transbicapa  espontánea, estos lípidos deben seguir siendo enriquecidos por el lado de la membrana citoplasmática, a condición de que no haya alteración de la membrana. Sin embargo, la adición asimétrica de los fosfolípidos de nueva síntesis de un folleto de la bicapa de la membrana genera una inestabilidad. La acumulación de lípidos en un lado de la membrana puede inducir cambios en la membrana; flexión y la consiguiente forma (25-27). Además, la evidencia indica que la sala de emergencia y las membranas de Golgi puede ser menos asimétrica que la membrana plasmática (28). Estos problemas se corrigen por la presencia de un transportador de lípidos que redistribuye los fosfolípidos de la membrana. Aunque la síntesis de novo  glicerofosfolipid o es asimétrica, la acción de este transportador derrota la biosíntesis vectorial y da lugar a una distribución más aleatoria de los lípidos a través de la bicapa.

MANTENIMIENTO DE LIPÍDICA DE LA MEMBRANA DE PLASMA ASIMETRÍA POR LOS TRANSPORTISTAS LÍPIDOS

Una vez que la asimetría de los lipidos ha sido establecida, es mantenida por una combinación de lenta difusión en la bicapa, las interacciones proteína-lípido, y el transporte de proteínas mediada. La presencia de sitios de unión de lípidos ácidos, incluyendo PS, en el citoesqueleto espectrina, proteínas y la banda de 4,1 (37-39) y las proteínas solubles de membrana de unión como anexinas (40) sugieren que la proteína de la membrana citofacial interaccione y pueda jugar un papel en el secuestro PS en la monocapa citofacial. De hecho, los lípidos y su simétrica membranal permiten que se unan las proteínas del citoesqueleto más pobre que las membranas de lípidos asimétrica en la fuerza iónica baja y tienen una menor estabilidad mecánica (41). Sin embargo, el número y la magnitud de los sitios de unión disponible no es suficiente para atrapar PS (42-45).  La barrera termodinámica de los lípidos pasiva flip-flop impide la rápida difusión a través de la bicapa espontánea de los fosfolípidos. El tiempo medio de fosfolípidos flip-flop es de aproximadamente varias horas o días (49) y depende de la naturaleza de los lípidos y la membrana. En los eritrocitos humanos, el movimiento flip-flop dependen de la longitud de la cadena acilo de fosfolípidos y el grado de insaturación (50-52). Teniendo en cuenta que el tiempo medio de la moneda es mucho más corto que el promedio de vida de la mayoría de los tipos de células, es poco probable que este fenómeno pudría explicar el mantenimiento de la asimetría de fosfolípidos. Otras perturbaciones a la estructura de la membrana la cual puede inducir una rápida reorientación de los lípidos. Por ejemplo, la hiperglucemia crónica en vitro (17) o diabetes (53) induce la exposición de los lípidos en monocapa en la superficie interna de la membrana plasmática de eritrocitos y puede contribuir al daño vascular asociado a esta enfermedad (54).
FLIPPASES

Actividad flippase Aminofosfolipido fue reportada primero por Devaux y compañeros de trabajo que mide la absorción dependiente de ATP de spin-etiquetados análogos de lípidos en los eritrocitos humanos (55). Fosfolípidos marcados con fluorescencia ácidos grasos, en particular, de 7 nitrobenz-2-oxa-1 ,3-diazol-4-il (NBD) derivados, también se han utilizado ampliamente para estudiar este transportador (56-58). La adición de estos sustituyentes polares, voluminosos para el componente de ácidos grasos de los lípidos potencialmente pueden alterar los lípidos transportadores de interacciones, por lo tanto, preguntarse si los movimientos medidos con estos lípidos reflejan el comportamiento de los lípidos endógenos. Estas sondas fluorescentes de giro  son herramientas poderosas, pero su uso requiere una cuidadosa interpretación (59, 60) y la verificación independiente de que sus movimientos reflejan aquellos de los lípidos endógenos. Además de la spin-etiquetados y lípidos fluorescentes, nativos y radiomarcado corto (25, 61, 62) y largo (63) que contiene ácido graso de cadena de las especies se han utilizado para medir la actividad flippase. El uso de estos lípidos es más difícil y restringido, pero su comportamiento puede reflejar con mayor precisión el comportamiento de los lípidos endógenos.
la Flippase es catalizada por el transporte que está relacionado con una ATPasa, la actividad de transporte requiere de ATP (25, 55) y Mg 2 + (61, 64) y se inhibe por vanadato (55). La estequiometría del transporte es de aproximadamente 1  ATP por lípidos transportados (65).LA actividad Flippase es sensible a la temperatura y de una serie de reactivos específicos, que incluyen agentes oxidantes y sulfhidrilo alquilantes (25,66), y los reactivos histidina (67).La  Actividad Flippase también es inhibida por Ca2 + (25,64), lo que indica que la actividad de esta enzima puede ser regulado en las células activadas.

FLOPPASES

La segunda clase de los transportadores de lípidos ATP-dependiente es la floppases exofacially dirigida. Los primeros estudios en las células rojas de la sangre revelaron una vía no específica del flujo hacia el exterior de NBD-y el giro marcado con los lípidos (67, 112). Se reconoció posteriormente que algunos miembros de la superfamilia de transportadores ABC también son capaces de transportar los lípidos. Los Transportadores ABC son un grupo diverso de proteínas que, en general, son responsables de la exportación dependiente de ATP de compuestos anfipáticos. Estos incluyen las proteínas de resistencia a múltiples fármacos, que exportan xenobióticos citotóxicos y fueron descubiertos en las células tumorales resistentes a los medicamentos. A múltiples proteínas de resistencia también están presentes en la levadura y algunos miembros de esta subfamilia (C. albicans CDR1, CDR2, CDR3). Los Transportadores ABC también son ampliamente expresados en procariotas. Una de estas proteínas, MSBA, es un transportador de membrana interna que participan en el lípido A de exportación a la membrana externa (115). La actividad de la ATPasa purificada MSBA se activan selectivamente por lípidos hexacetylated A. (116)
En consonancia con su papel en general de las exportaciones de xenobióticos amphipath, las proteínas ABC son, en su mayor parte, no específica. Sin embargo, algunos miembros de esta clase muestran una especificidad única para su respectivo sustrato. Las actividades de lípidos más bien caracterizado floppase son las catalizadas por ABCA1, ABCB1, ABCB4 y ABCC1.
El transportador ABCA1 ABC (ABC1) se ha demostrado que el transporte de colesterol de las células para la recolección de HDL. ABCA1 es deficiente en la enfermedad de Tangier (117-119), una enfermedad autosómica recesiva caracterizada por bajos niveles de HDL y la acumulación periférica de colesterol.ABCA1 también ha sido relacionado con PS de transporte (120.121) y es necesario para inmersión macrófagos de las presas en C. elegans (122). Este transportador puede actuar como un floppase tanto para el colesterol y la PS. Si el colesterol y el transporte están vinculados PS está claro, pero probablemente esta proteína tiene una función flujo de salida, y no está involucrada en el mantenimiento de los lípidos asimetría.
ABCB1 (MDR1) es un transportador de resistencia a múltiples fármacos y xenobióticos en todas partes es un transportador de lípidos de amplia especificidad.

SCRAMBLASES

En lugar de ayudar en el mantenimiento de los lípidos y su asimetría, scramblases tiene la función de degradar gradientes en la bicapa de fosfolípidos, catalizando la independencia energética del transporte  bidireccional. Tres actividades de scramblase se han reportado, dos están involucrados en la disipación de los gradientes de lípidos en las membranas biogénico y el tercero es activado por Ca2 + en la membrana plasmática de las células estimuladas.
El scramblase ER fue descrito por primera vez como un transportador bidireccional de PC y de sus metabolitos (29, 140), y posteriormente se ha demostrado que es relativamente no específico (30, 141). Actividad de transporte se ha reconstituido a partir de crudo (31.140) y purificado (32) proteínas de la membrana ER. El transportador se ha descrito anteriormente monohexosylsphingolipid también es bidireccional y es selectivo para Glc o Gal-Cer Cer-(35, 36). La evidencia no se ha encontrado la actividad de estos transportadores en la membrana plasmática. Por lo tanto, es posible que sólo sirvan para redistribuir la nueva síntesis de los lípidos o precursores de los lípidos en las membranas de RE y Golgi.
CONCLUSIÓN

La interacción entre estos resultados transportistas selectivos y no selectivos en el mantenimiento y, en algunos casos, la generación de lípidos en la bicapa y su asimetría. Scramblases no selectivos en las membranas biogénicas tienden a igualar la distribución de los lípidos de nueva síntesis, y selectiva dependiente de ATP transportistas para así mantener la distribución asimétrica de los lípidos. Aunque la distribución del tejido y la expresión de algunos de los transportadores de estos son limitados, los lípidos de la membrana plasmática y asimetría se mantienen por el flujo selectivo hacia el interior de los aminofosfolípidos y, tal vez en algunas células, el flujo hacia el exterior de la colina yesfingofosfolipidos. Los gradientes de concentración generados por estos transportadores se puede disipar por un selectivo de Ca2 + activados por scramblase en respuesta a la estimulación celular.
Estas proteínas han demostrado ser elusivo y difícil de purificar y reconstituir. O bien son intrínsecamente inestables o en el proceso de purificación; elimina un componente esencial. Por ejemplo, es posible que la unidad funcional de algunos de estos transportadores es multimérica y que las interacciones proteína-proteína son esenciales para la regulación de la actividad de transporte. Se han logrado avances en la identificación de las proteínas involucradas, pero espera una identificación positiva de la reconstitución éxito y la demostración de la actividad de transporte de lípidos.

RESUMEN DE ARTICULOS.

(THE FLUID MOSAIC MODEL OF THE STRUCTURE OF CELL MEMBRANES DE S.J SINGER AND GARTH L. NICOLSON.)
EL MODELO DE MOSAICO FLUIDO DE LA ESTRUCTURA DE LAS MEMBRANAS CELULARES


El trabajo de Singer  habla sobre la estructura de la membrana se originó en la década de 1950 cuando, junto con los químicos de otras proteínas, demostró que muchas proteínas solubles en agua como los que se encuentran en el citoplasma de forma inesperada pueden disolverse en medios no acuosos, solventes no polares. Además, la forma de una proteína asume diferentes en ambientes hidrofóbicos e hidrofílicos (Singer, 1992).
Desde una perspectiva histórica que estos resultados son significativos porque llevó cantante a preguntarse acerca de la estructura de las proteínas reveló estar estrechamente relacionada con la rica en lípidos, y por lo tanto no acuosos, las membranas celulares en la década de 1930 (Eichman, 2007). Como escribió más tarde, A pesar de que no había experimentado con las proteínas de membrana y sabía muy poco acerca de las membranas en el momento, casi como una lado se especuló [en una publicación de 1962] que debido a que "el entorno celular de muchas proteínas contiene altas concentraciones de componentes lipídicos en una amplia variedad de las membranas celulares, el conformaciones bruto de estas proteínas in situ puede ser determinada por esta asociación con un medio ambiente acuoso”. Esta idea desató una serie de ideas y experimentos que finalmente nos llevó a que el modelo del mosaico fluido se consolidara. (Singer, 1992, p.3)

El modelo estándar de estructura de la membrana, la Davson-Danielli-Robertson (DDR) del modelo, era una doble capa de lípidos secuestrado entre dos monocapas de proteína desplegada (Figura 1). Cada capa de proteína que enfrentan un medio acuoso, el citoplasma o líquido intersticial, dependiendo de si la membrana cerrado un orgánulo o la propia célula (Figura 1; Singer, 1992).


Cuando Singer y sus colegas aplicaron su conocimiento de la influencia del medio solvente en la conformación de proteínas específicamente para el problema de las proteínas de la membrana, se dieron cuenta del modelo de DDR se energéticamente insostenible. Mientras él y Nicolson (1972) escribió más tarde,
Este último [DDR] modelo es termodinámicamente inestable, porque no sólo son los
los residuos no polares de aminoácidos de las proteínas de la membrana de este modelo por fuerza [por las circunstancias]
en gran parte se expone al agua, pero los grupos iónicos y polares de los lípidos son secuestradas por una capa
de proteína de contacto con el agua. Por lo tanto, ni las interacciones hidrofóbicas, ni son hidrofílicas
máximo en el modelo clásico de [DDR]. (Singer y Nicolson, 1972, p.721)

Es decir, el modelo de DDR se energéticamente viable, ya que las moléculas constitutivas no estable podría persistir en el citoplasma acuoso en la conformación física propuesta. Así como el aceite y el agua de forma espontánea por separado cuando se deja en reposo después de la agitación, los componentes hidrofílicos e hidrofóbicos de un solo polipéptido o una célula entera espontáneamente organizarse de modo que los elementos hidrofílicos están en contacto con el medio acuoso y los elementos hidrófobos están secuestrados, aislados del contacto con componentes polares.
De este modo, ellos pensaban que las proteínas de la membrana en una célula asumirá globular (plegado) conformaciones, debido a los residuos de ácido amino hidrofóbicos e hidrofílicos que interactúan entre sí y el medio ambiente disolvente no, las estructuras se desarrolló sugerida por el modelo DDR. Del mismo modo, las proteínas de membrana que no estará en condiciones de evitar el contacto entre los grupos de cabeza polar de los lípidos de membrana y el citoplasma acuoso.
Por lo tanto, si las proteínas de membrana son globulares y no en capas en la parte superior de la membrana, ¿dónde están? ¿Cómo se asocia con la membrana?
El elemento de mosaico (1972) Cantante y Nicolson modelo de mosaico fluido respondido a estas preguntas. Según este modelo, las proteínas de membrana son de dos tipos: las proteínas periféricas, que se disuelven en el citoplasma y relativamente menos estrechamente asociados con la superficie de la membrana y las proteínas integrales, que están integrados en la matriz lipídica en sí, para crear una proteína- fosfolípidos mosaico (Figura 2, Singer y Nicolson, 1972).


Singer y Nicolson (1972) el apoyo a estas categorías de proteínas y su disposición física con pruebas físicas y bioquímicas. Por ejemplo, los investigadores se habían separado con éxito la bicapa de las membranas de plasma congelado de una variedad de fuentes, incluyendo las vacuolas, núcleo, cloroplastos, mitocondrias y bacterias para revelar las proteínas incrustadas en (Singer y Nicolson, 1972). Del mismo modo, la evidencia también había surgido para apoyar la existencia de proteínas transmembrana, proteínas que atraviesa la membrana plasmática y se extendió a todo el medio acuoso a ambos lados de la membrana (Figura 2).