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Descifrando el mecanismo molecular de los receptores de membranas

2016/11/03 Agirre Ruiz de Arkaute, Aitziber - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

La membrana de nuestras células muestra proteínas al exterior. Estos receptores de membranas se unen a hormonas, neurotransmisores, etc. y hacen pasar el mensaje de estas moléculas al interior de la célula. Son porteros de nuestras células. No es de extrañar, por tanto, que cerca del 70% de los medicamentos que se fabrican en la actualidad estén diseñados para ser atacados por los receptores de membranas. Un nuevo estudio publicado en la revista Cell desvela la interacción entre los receptores y los nanodomeines lipídicos de la membrana y puede ser clave para comprender el mecanismo molecular que regula la actividad de estos receptores de membranas.

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En 2008 llegan los informes de salud de 11 niños a los investigadores. Todos estos niños tenían una disfunción causada por las infecciones de las micobacterias. Se dieron cuenta de que todos tenían la misma mutación en un receptor de la membrana, que conoce el interferón gamma. La interferona gamma interviene en la respuesta inmunológica, por lo que la existencia de una mutación en su receptor hacía que las células no se resistieran a la infección bacteriana.

“Como consecuencia de esta mutación, la maquinaria celular añade al receptor de membrana un azúcar en ese punto concreto, bloqueando la actividad del receptor” –ha señalado Xabier Contreras, investigador de la Unidad de Biofísica (UPV/CSIC) y uno de sus autores. “El destinatario no es funcional porque no está donde tiene que estar. Cuando la proteína llamada galectina detecta el azúcar, toma el receptor y lo transforma en la membrana”. La clave para que el receptor esté activo es que esté en zonas especiales de las membranas –nanodomeines lipídicos– de donde la galectina extrae. La investigación ha servido para averiguar por dónde se pueden desarrollar los medicamentos para los que tienen esa mutación, ya que los investigadores han visto que el receptor es funcional, puesto que aunque es una mutación, no cambia de lugar.

Xabier Contreras, investigador de la Unidad de Biofísica. Ed. UPV/EHU

Sin embargo, el eco de la investigación se debe a la forma en que el receptor se asocia a los nanodomeines lipídicos de la membrana. “Las membranas de las células son como un océano –explica Xabier Contreras– en el que hay pequeñas islas. Las proteínas de la membrana pueden estar presentes en cualquier lugar del océano, pero sólo cuando están en ellas. Cuando están fuera de estas zonas compuestas por determinados lípidos (principalmente compuestos de colesterol y esfingolípidos), no pueden ejercer su función". En este estudio se aclara que los receptores del interferón gamma se asocian a estos nanodomegenos. "Si en el futuro obtuviéramos conocer qué es lo que conduce al receptor a esos nanodomegenos y por qué está activo/inactivo, estaríamos en condiciones de interrumpir o aumentar las señalizaciones celulares actuando sobre los receptores" –ha señalado el investigador de la Unidad de Biofísica.

La membrana es clave

En un principio, cuando se describió la membrana plasmática, se pensó que se trataba de una barrera inerte que separaba el interior y el exterior de la célula. Posteriormente, se ha demostrado que es imprescindible para mantener la integridad de la célula y, además, la estructura es totalmente dinámica.

“Los lípidos se están moviendo constantemente a una escala de tiempo muy reducida, entre un microsegundo y diez nanosegundos. Son como una gran ciudad en la que todos giran de un lugar a otro. Unos se cruzan en el camino, otros se conocen e interaccionan… Eso hace que todo sea muy dinámico y esté muy bien regulado.”

“No sólo eso, sino que gracias a los avances que se han dado en la lipidómica, ahora sabemos que hay unas mil especies de lípidos. El 25% del genoma tiene la función de sintetizar, regular y transportar esta diversidad inverosímil de los lípidos. Pero todavía no sabemos por qué existe esa diversidad –añade Xabier Contreras–. ¿Por qué tenemos tantos lípidos si de hecho son suficientes tres o cuatro tipos de lípidos para formar una membrana?”

Aún no tienen claro por qué hay tanta diversidad, pero saben que esa diversidad está muy regulada: cada orgánulo de la célula tiene su composición lipídica específica. Así, cada proteína tiene una señal que indica a qué membrana debe asistir, ya que en ella habrá lípidos que le permitirán cumplir su función.

“Lo que ahora estamos investigando es qué hace que estas proteínas se asocien a las islas lipídicas, pero es muy difícil aclararlo porque la interacción sólo dura unos microsegundos”.