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Cuantificación del reparto peptídico

La interacción entre las membranas celulares y los polipéptidos constituye un proceso crucial para numerosos fenómenos biológicos. La inserción y el plegamiento de proteínas de membrana, el movimiento de toxinas a través de ésta y la actividad de los péptidos antibióticos se incluyen en este proceso.
Cuantificación del reparto peptídico
En organismos eucariotas como los humanos, los péptidos hidrofóbicos se transportan mediante translocación al interior de la bicapa lipídica para formar hélices transmembrana (TM) estables. Los mecanismos por los cuales los péptidos se introducen en la bicapa lipídica y en el interior de los orgánulos se desconocen, ya que la agregación de los péptidos en disolución dificulta una evaluación precisa.

El equipo del proyecto «Experimental measurement of the direct partitioning of peptides into lipid bilayers» (PEPTIDE PARTITIONING), financiado con fondos europeos, logró realizar estimaciones cuantitativas del cambio (sin consumo de energía) que tiene lugar cuando se transfieren los péptidos del agua al interior de la bicapa lipídica. Mediante simulaciones, los científicos plegaron hélices TM sencillas directamente en el interior de membranas.

Probablemente los resultados del proyecto proporcionen información novedosa sobre la formación, la estructura y la función de las proteínas de membrana mediante técnicas de simulación validadas experimentalmente. Este enfoque in silico podría también adaptarse para simular el plegamiento de las proteínas en proteínas transmembrana multipaso complejas.

Los miembros de PEPTIDE PARTITIONING diseñaron péptidos de membrana sintéticos hidrófilos con objeto de cuantificar directamente los cambios (sin consumo de energía) mediante un ensayo experimental de inserción en la membrana. Estos péptidos se derivaron mediante la modificación de los péptidos de inserción en pH (bajo). Su solubilidad a pH neutro y la capacidad para, de forma espontánea, introducirse en la bicapa lipídica cuando baja el pH permitió cuantificar su reparto (sin consumo de energía).

En los estudio in silico a escala atómica se permitió que polipéptidos abiertos en agua se plegaran y se distribuyeran libremente dentro y fuera de la bicapa lipídica. Se observó que las medidas de los cambios térmicos, el estado energético y las condiciones de equilibrio correspondían a los resultados experimentales. Los resultados se validaron en una espectroscopía y el ensayo experimental de inserción en la membrana.

Conocer mejor la dinámica de las proteínas TM permitirá diseñar plegamientos de proteínas de membrana novedosos que resultarán útiles en los sectores biomédico y farmacéutico. Como ejemplo, se podrían diseñar tratamientos novedosos para el cáncer y los trastornos neurológicos y psiquiátricos.

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