Membrana celular: nova rota de comunicação no mar de lipídios

Publicado em 13/01/2012

clique para ampliar Modelo de uma proteína que atravessa a membrana celular (azul). A proteína tem uma seqüência específica (vermelho), que interage com o lipídio (amarelo e verde). Fonte: Erik Lindahl, Royal Institute of Technology da Universidade de Estocolmo

Inúmeras moléculas de diferentes proteínas e lipídeos na membrana da célula garantem que a célula seja capaz de se comunicar facilmente com o mundo exterior. Cientistas do Centro de Bioquímica da Universidade de Heidelberg (BZH) descobriram agora, que existem partes da membrana repelentes de água, que promovem interações altamente específicas entre proteínas e lipídios: um componente lipídico específico pode funcionar como uma espécie de interruptor no transporte de proteínas de membrana. Bioquímicos de Heildelberg relatam na revista Nature (2012, publicação on-line - Molecular recognition of a single sphingolipid species by a protein's transmembrane domain) sobre sua descoberta.

Como as moléculas interagem umas com as outras no ambiente aquoso celular é amplamente conhecido. Mas a situação é diferente, quando se trata de áreas quase sem água dentro de membranas biológicas. Estas membranas são feitas de moléculas com longas cadeias de carbono hidrofóbicas, os lipídios. Alinhados lado a lado formam uma camada chamada bicamada lipídica, um "mar de óleo." As membranas são também extremamente dinâmicas. Elas limitam não só a célula do seu entorno, mas também criam várias áreas funcionais dentro de uma célula. Em muitos processos de sinalização, acontece de partes das membranas serem liberadas como bolhas minúsculas chamadas vesículas. A equipe de Heidelberg, juntamente com os diretores do grupo Britta Brügger e Felix Wieland, percebeu em experimentos, que a composição lipídica da membrana da vesícula é diferente da membrana celular.

No entanto, novos métodos precisaram ser desenvolvidos. Até agora não era possível determinar o número e a natureza dos diferentes componentes lipídicos das membranas e das várias vesículas de membrana. Segundo Britta Brügger a diferença na composição lipídica pode ser explicada se admitirmos, que é possível um reconhecimento altamente específico na membrana, entre as suas moléculas lipídicas. Assim podem ser regulados quais componentes da membrana lipídica da vesícula ou da membrana da célula entram na composição. Analisando as descobertas até o momento, os pesquisadores comparam a uma pequena faísca de seus esforços para pesquisar mais sobre as interações entre proteínas e lipídios na membrana.

A busca foi logo bem sucedida. Os pesquisadores identificaram um componente lipídico específico, um chamado esfingolipídio. Eles descobriram que esta molécula pode reconhecer uma sequência específica de aminoácidos das proteínas da membrana. Estes aminoácidos pertencem à parte da proteína que atravessa a membrana de um lado para o outro. Depois que esfingolipídio e proteína estão ligados, temos uma segunda proteína. Esta "proteína dupla", então, ajuda na formação das vesículas de membrana. "Assim, o componente lipídico assume o papel de um co-factor, regulando então um processo celular ", explica Felix Wieland.

Dos esfingolipídios é conhecido que eles não são apenas um componente estrutural das membranas. Eles também podem se comunicar com determinadas estruturas dentro da célula e desencadear vários processos fisiológicos. Os biólogos acreditam que o papel dos esfingolipídios ainda é descrito insuficientemente. De acordo com as descobertas, eles aparecem na membrana da célula, adicionalmente, como interruptores moleculares: Se um esfingolipídio se liga a uma proteína transmembrana, ela permanecerá inativa. No entanto, se o esfingolipídio se combina com duas dessas proteínas, elas são ativadas e iniciam a formação de vesículas.

Juntamente com os profissionais da bioinformática da Universidade de Estocolmo, os pesquisadores de Heidelberg analisaram bancos de dados de proteínas diferentes. O resultado: uma determinada sequência de reconhecimento experimental foi encontrada novamente em cerca de 50 proteínas de mamíferos. O mecanismo de ligação dos esfingolipídios parece ser algo generalizado. Felix Wieland acredita, que com esta descoberta abre-se um novo campo de pesquisa nos próximos anos: "Agora a porta está aberta para explorar um novo mecanismo molecular do controle de atividades celulares" Com mais de 10.000 proteínas de membrana diferentes e 1.000 componentes lipídicos com certeza serão encontrados no futuro mais rotas de comunicação entre os dois componentes da membrana.

Com informações de Biotechnologie.de