La dinámica de la estructura molecular y el transporte de membrana
Los trasportadores activos secundarios emplean el gradiente de sodio existente entre el medio intra e intercelular. A pesar de que desempeñan un papel destacado en la mayoría de los procesos biológicos, aún se dispone de muy poca información sobre su estructura molecular y cómo esta cambia durante las actividades de transporte. El proyecto TRANSPORTER FUNCTION (Mass spectrometry of structural dynamics in secondary membrane transporters) logró comparar con éxito dos modelos estructurales en acción durante un proceso biológico empleando la espectrometría de masas (EM) y la modelización por ordenador. Los investigadores seleccionaron los intercambiadores de sodio-protones NapA (nitrato reductasa periplásmica) y NhaA (antiportador Na+/H+) para el estudio. NapA requiere grandes cambios conformacionales durante el ciclo de transporte, mientras que NhaA se cree que solo sufre pequeñas modificaciones estructurales. El equipo de TRANSPORTER FUNCTION desarrolló una nueva técnica de EM para analizar y comparar las interacciones de NapA y NhaA con lípidos de membrana. Los resultados revelan que NapA forma dímeros estables y no inmovilizan casi lípidos tras la purificación, mientras que los dímeros de NhaA se disocian muy fácilmente y mantienen una unión selectiva con cardiolipina. Desde un punto de vista estructural, el análisis de secuencias y la modelización de homologías revelaron que NapA presenta una estructura con dieciséis hélices alfa con una hélice adicional que media numerosos contactos entre subunidades. NhaA, por otro lado, forma un haz de doce hélices con una interfaz dimérica muy débil que carece de hélice adicional. Los investigadores de TRANSPORTER FUNCTION desarrollaron un nuevo protocolo de calibración para cuantificar de manera precisa secciones transversales de colisión (CCS) en proteínas de membrana con carga negativa. El estudio de CCS es un campo en rápida expansión que está revolucionando los esfuerzos para determinar los complejos multicomponente que forman las proteínas para llevar a cabo sus funciones. Empleando este protocolo, se descubrió que NapA interaccionaba de manera preferente con partículas cargadas, dando lugar a una «grasa molecular» que participa en los cambios estructurales que tienen lugar durante el ciclo de transporte. Los resultados de EM y de las simulaciones de dinámicas moleculares de bicapas lipídicas demostraron que NhaA utiliza en su lugar lípidos para la estabilización dimérica. A partir de la heterogeneidad exhibida por los transportadores activos secundarios con respecto a la selectividad por lípidos funcionales, TRANSPORTER FUNCTION formuló un modelo de escala variable para la selección de lípidos en proteínas de membrana. La unión selectiva de lípidos de membrana permite a las moléculas de transporte secundario modificar la estabilidad de sus complejos moleculares. La capacidad para determinar el grado y la naturaleza de la selección de lípidos por los transportadores tiene una gran importancia farmacológica. Un claro ejemplo de este hecho es su aplicación en un intercambiador de sodio-protones, una diana farmacológica en el tratamiento de la hipertensión.
Palabras clave
Estructura molecular, transportador secundario de membrana, TRANSPORTER FUNCTION, NapA, NhaA, lípido
