membrana plasma tic a modelos balsas

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Meza, Ulises; Romero-Méndez, Ana Catalina; Licón, Yamhilette; Sánchez-Armáss,

Sergio

LA MEMBRANA PLASMÁTICA: MODELOS, BALSAS Y SEÑALIZACIÓNRevista de Educación Bioquímica, vol. 29, núm. 4, diciembre, 2010, pp. 125-134

Universidad Nacional Autónoma de México

Distrito Federal, México

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Revista de Educación Bioquímica

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Ulises Meza, Ana Catalina Romero-Méndez, Yamhilette Licón y Sergio Sánchez-Armá

RESUMENLa membrana plasmática es la estructura que delimita a la célula. Inicialmenteconceptualizada como una barrera inerte, divisoria del interior y exterior celular,en la actualidad se le reconoce como un elemento dinámico y fundamental en elmantenimiento de la integridad de la célula. Su plétora de componentes lipídicos

y proteicos propicia su participación en muy diversos e importantes procesos porejemplo: transporte y permeabilidad selectiva de sustancias e iones, excitabilidad,movilidad, diferenciación, exocitosis, reconocimiento intercelular y transducciónde señales extracelulares. La presente revisión incluye un breve recuento de losprincipales modelos que han conducido a la concepción actual de su estructura y desus propiedades funcionales y destaca las implicaciones del modelo vigente de balsasde membrana en procesos de señalización intracelular.

ABSTRACTThe plasma membrane is the structure that delimits the cell. Originally, it was justconsidered a physical barrier that separates the inside from the outside of the cell.But now, it is visualized as a dynamic structure, enclosing diverse lipids and proteinselements, which is involved in several important processes e.g., ion permeability

and transport, excitability, cell migration, hormone and neurotransmitter secretion,extracellular signal transduction, cell differentiation, and cell to cell recognition.This review contains a brief overview of the development of the plasma membraneconcept, including its current model that involves the dynamic nanoscale heteroge-neities denominated membrane rafts. The functional relevance of membrane raftsis also discussed.

*Recibido: 14 de junio de 2010 Aceptado: 28 de octubre de 2010

REB 29(4): 125-134, 2010 1

PALABRASCLAVE:Balsas lipídi-cas, caveolasseñalización,

colesterol

Departamento de Fisiología. Facultad de Medicina. Universidad Autónoma de San Luis PotoAv. Venustiano Carranza # 2405. San Luis Potosí, SLP. CP. 78210. Méxi

Correo E: [email protected], armass@uaslp.

KEY WORDSLipid rafts,caveolae,signaling,cholesterol

LA MEMBRANA PLASMÁTICA: MODELOS, BALSAS Y

SEÑALIZACIÓN*

1. Origen y desarrollo del concepto demembranas biológicas

Una de las primeras referencias al concepto demembrana biológica se adjudica al botánico alemán

Pfeffer (1887) (1), quien lo habría postulado aldescribir la similitud del comportamiento osmóticoentre células y membranas articiales (Tabla 1).En particular, Pfeffer observó que las propiedadesosmóticas exhibidas por las membranas de algunostipos de células vegetales semejaban a las de lasmembranas obtenidas al precipitar ferrocianurocúprico sobre paredes porosas de cerámica. Pos-teriormente, Overton (1899) (1) demostró que las

sustancias lipofílicas penetraban la célula con myor facilidad que aquellas que no lo eran, lo quellevó a concluir que la estructura que delimita acélula debería estar constituida por una capa lipíca. Más tarde, el valor de la capacitancia eléctr

de la membrana plasmática fue reportado. En essentido, Fricke (1923) (2) determinó el valor de 1µF·cm-2 para la membrana de eritrocitos, mientrque en otros tipos celulares el valor uctuó ent1.0 y 6.0 µF·cm-2. Esta aparente inconsistenfue adjudicada a la variabilidad en el espesor las membranas analizadas. En su estudio clásicGorter y Grendel (1925) (3) determinaron el vadel área ocupada por los lípidos extraídos a par



126 Meza U, Romero-Méndez AC, Licón Y, Sánchez-Armáss

Año Autores Observación Ref

1887 PfefferSimilitud del comportamiento osmótico entre células vegeta-les y membranas articiales.

1

1899 Overton Naturaleza lipídica de la membrana plasmática. 1

1923 Fricke Determinación del valor de capacitancia eléctrica especícade la membrana plasmática.

2

1925 Gorter y Grendel Organización de los lípidos de la membrana plasmática enbicapa. 3

1934 Danielli y Harvey Presencia de proteínas en la membrana plasmática. 4

Danielli y Davson Teoría paucimolecular de las biomembranas. 5

1959 Robertson Teoría unitaria de las membranas biológicas. 6

1972 Singer y Nicolson Modelo del mosaico uido. 7

1975 ChapmanSegregación de dominios lipídicos en el plano lateral de lamembrana. 8

1988 Simons y van Meer Existencia de microdominios de esngolípidos. 14

1997 Simons e Ikonen Modelo de balsas lipídicas e importancia del colesterol comoelemento de las mismas.

15

2002 Anderson y Jacobson Incorporación de proteínas a balsas lipídicas a través de unproceso jerárquico. 24

Zacharias y cols.Presencia de nanodominios lipídicos en la monocapa internade la membrana plasmática sin correspondencia necesariacon balsas lipídicas en la capa externa.

16

2006 Pike Sustitución del concepto de balsa lipídica por el de balsa demembrana.

17

2010 Ligwood y Simons Revaloración del modelo de balsas como principio organiza-dor de las funciones de las membranas biológicas. 20

TABLA 1CRONOLOGÍA DEL MODELO DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA

de la membrana plasmática de eritrocitos e inespe-radamente, encontraron que dicho valor correspon-día al doble del de la supercie calculada para unnúmero conocido de estas células (asumiendo una

forma discoidal para ellas). Estos investigadoresinrieron, acertadamente, que la membrana de loseritrocitos está constituida por una bicapa de lípidoscon un espesor de 5.0 – 6.0 nm. Posteriormente,al comparar la tensión supercial de la membra-na plasmática de ovocitos de erizo de mar (0.2dinas·cm-1) con la de una interfase articial lípido-solución acuosa (10.0 -15.0 dinas·cm-1), Danielli yHarvey (1934) (4) evidenciaron el requerimientode un factor adicional que explicaba la atenuaciónde este parámetro en las membranas biológicas,

el cual adjudicaron a la presencia de proteínaOtro avance signicativo en la consolidación dconcepto de biomembrana se atribuye a DanielDavson (1934) (5), quienes propusieron la teo

paucimolecular de la membrana, según la cual membranas biológicas presentan un grupo mínimde constituyentes moleculares que incluye: uregión central de naturaleza lipídica no polar y epesor variable, bordeada (a ambos lados) por umonocapa de fosfolípidos cuyos extremos polarestarían orientados hacia el exterior y una monocpa más externa de proteínas globulares. En 195Robertson (6) postuló la denominada teoría unitade la membrana, la cual establece que todas membranas biológicas están constituidas por u



1REB 29(4): 125-134, 2010 La membrana plasmática: modelos, balsas y señalización

bicapa lipídica. El sustento de esta propuesta fue-ron imágenes de membranas celulares obtenidaspor microscopía electrónica en las que era posibledistinguir una región intermedia de baja densidadelectrónica delimitada por estructuras periféricasde mayor densidad; la región intermedia corres-pondía a las cadenas hidrocarbonadas de los lípidos

y las estructuras periféricas a los grupos hidrólosde los lípidos y/o a las proteínas asociadas. El aná-lisis detallado de este tipo de imágenes permitió aRobertson hacer extensivo su modelo al conjuntode membranas intracelulares. El modelo unitarioestablecía, adicionalmente, que los componentesproteicos se alojan principalmente sobre las su-percies de la bicapa lipídica y sólo una proporciónmuy reducida de su estructura se localiza en laregión central hidrófoba de la membrana. Aúncuando este modelo denía a la bicapa lipídicacomo una barrera al libre ujo de iones y molécu-las hidrólas, no descartaba la posible presencia

de canales acuosos a través de los cuales pudiesedarse el transporte de estos materiales. Esto úl-timo, bajo la condición de que dichos canales, deexistir, deberían expresarse en muy baja densidadya que su presencia difícilmente era detectable enlas micrografías electrónicas.

1.1. Propiedades dinámicas de lasbiomembranas

Los modelos hasta aquí mencionados se reeren,básicamente, a las características estructuralesestáticas de las membranas biológicas. Y no fuesino hasta nales de los años sesentas cuandosurge el concepto de uidez de membrana queincorpora los aspectos dinámicos (por ejemplo:difusión, recambio, intercambio e interaccionesmoleculares) que se presentan en, o se dan entre,los elementos constitutivos de las biomembranas(7, 8). En 1972, Singer y Nicolson (7) incluyeronesta novedosa perspectiva en su conocido modelode mosaico uido, al postular que la membranaplasmática está constituida por una bicapa uidade lípidos capaz de alojar diversos conglomeradoso mosaicos proteicos. Estos últimos, pueden estar

parcialmente inmersos, o bien, pueden atravesar labicapa lipídica y, en ambos casos, protruir de ella.El modelo de mosaico uido, adicionalmente, resal-ta las interacciones hidrófobas que se establecenentre las proteínas y los lípidos constitutivos de lamembrana, así como la distribución aleatoria queambos elementos guardan como resultado de sudifusión en el plano de la membrana. Posterior a suplanteamiento, surgieron diversas observaciones ycríticas a este modelo. Por ejemplo, estudios sobrelas propiedades mecano-químicas de las membra-

nas de eritrocitos indicaron que los parámetrintrínsecos de los materiales de la membrana (pejemplo: densidad, módulo elástico, viscosidaenergía libre supercial y módulo de deformaciómostraban diferencias signicativas con respeca los observados en bicapas lipídicas articialeEste hallazgo resultaba inconsistente con el m

delo de mosaico uido, ya que una biomembraconteniendo estructuras proteicas muy separad(a manera de icebergs) y sin restricción de mvimiento, se esperaría que exhibiera propiedadmuy semejantes a la de una bicapa lipídica arcial. Cuestionamientos de este tipo promovierdiversas modicaciones al modelo original. Así, pejemplo, se incorporó la noción de asimetría entlas dos monocapas de la membrana (9, 10) y resaltó la naturaleza selectiva de las interaccionmoleculares que propician la difusión y segregacilateral de sus variados elementos lipídicos en domnios discretos (8, 11). Estos últimos, presentargrandes dicultades en la denición de su tamañforma y vida media. Problemas que se adjudicron, en gran medida, a la variabilidad entre ely entre las membranas que los alojaban (12). Uestrategia alternativa para su estudio consistió caracterizar las fases lipídicas en equilibrio en mdelos de membrana generados a partir de mezcdenidas de lípidos (por ejemplo: 2-3 componetes), asumiendo que dichas fases, conceptualmete, representaban sus análogos. La caracterizacide estas fases en monocapas y bicapas sintéticpermitió establecer los principios termodinámicque subyacen la segregación de fases inter e intmonocapas. Un modelo ampliamente utilizado este tipo de estudios es el de las vesículas gigantunilamelares. Estas bicapas lipídicas esféricas (dmetro >20 μm) incorporan colorantes uorescentque se particionan de manera diferencial en fases segregadas, permitiendo la discriminación estas últimas a través de imágenes de microscode uorescencia (13).

1.2. El modelo vigente: balsas de membra

El concepto de segregación de lípidos fue retoma

por Simons y van Meer (1988) (14) en su modelo microdominios lipídicos, el cual postularon a pade sus estudios sobre la distribución diferencial esngolípidos hacia la membrana apical de céluepiteliales. En dicho modelo, se plantea el ensablaje de microdominios de esngolípidos de maneespecíca en la monocapa luminal de la membradel aparato de Golgi, donde operarían como centrde reclutamiento de aquellas proteínas destinadaincorporarse a la monocapa externa de la membrna apical de dichas células. Un elemento adicion




al modelo de la estructura de las membranas bioló-gicas, el colesterol, fue incorporado más tarde porSimons e Ikonen (1997) (15) como un importantecoorganizador de nanodominios o balsas lipídicas.El planteamiento de estos autores es que los com-plejos de glicoesngolípidos-colesterol se mantie-nen estrechamente empaquetados y se comportan

como unidades o balsas dentro de la monocapaexterna de la membrana plasmática. A pesar quedesde 1973 ya se habían expuesto consideracionesteóricas que predecían el que la fase ordenada dela monocapa externa podría inducir el empaqueta-miento de regiones de la monocapa interna corres-pondiente, hasta mediados de los años 1990s laposible existencia de balsas se hallaba connada ala monocapa externa de las membranas biológicas.Posteriormente, se ha mostrado que una organi-zación equivalente de nanodominios está tambiénpresente en la monocapa citoplásmica (16), a pesarde que esta última es pobre en esngolípidos, espe-cialmente en esngomielina (9,10). Sin embargo, nisu correspondencia física con las balsas de la mo-nocapa externa, ni sus propiedades y componentesestructurales han sido totalmente caracterizados.Otro aspecto importante de este modelo tiene quever con la interacción que se da entre proteínasy balsas lipídicas; donde sólo algunos elementosproteicos son incluidos o anclados a las balsas,mientras que otros son excluidos de sus límites enfunción de su naturaleza molecular y de sus propie-dades termodinámicas (15). Más recientemente,se ha consensuado la redenición del concepto debalsas lipídicas (lipid rafts) en favor del de balsasde membranas (membrane rafts): Las balsas demembrana son dominios pequeños (10-200 nm),heterogéneos, altamente dinámicos, enriquecidosen esteroles y esngolípidos que compartimentanprocesos celulares. Estas pequeñas balsas pueden,eventualmente, ser estabilizadas para formar plata-formas de mayor tamaño a través de interaccionesproteína-proteína y proteína-lípido (17). Es impor-tante señalar que esta denición, dada la necesariainclusión de esngolípidos, excluye a los dominiosordenados de la capa interna de la membrana plas-mática como balsas de membrana. A la fecha, se

reconocen dos tipos de balsas de membrana: balsasplanas y caveolas (18, Fig. 1). Las primeras estánalineadas en el plano de la membrana y su carac-terización ha sido muy difícil debido a su pequeñotamaño (10-200 nm) y gran dinamismo (17). Lascaveolas, por su parte, corresponden a invagina-ciones de la membrana plasmática (50-100 nm dediámetro) y, aun cuando están involucradas en losprocesos de transcitosis y potocitosis, muestran undinamismo mucho menor que el de las balsas planas(15). Una característica distintiva de las caveolas es

su asociación con proteínas de soporte relativamete pequeñas (21-24 kDa) denominadas caveolinalas cuales contribuyen a estabilizar su estructuratravés de su interacción con la monocapa interna la membrana plasmática. Las caveolinas funcioncomo estructuras de andamiaje para diversas pteínas de señalización y como transportadores d

colesterol (sintetizado de novo) desde el retícuendoplásmico hacia la membrana plasmática. han identicado tres isoformas de caveolinas. Dde ellas se expresan ubicuamente (Cav-1 y Cav-2mientras que la expresión de la tercera (Cav-está restringida a miocitos cardiacos y esquelétic(19). En neuronas, las caveolinas generalmenestán ausentes, aunque se ha reportado un grude proteínas análogas denominadas otilinas (1La signicancia funcional de las balsas lipídicas un tema vigente y de gran interés debido a la prpuesta de que la compartimentación subcelular procesos podría acompañarse de un incremento su especicidad y eciencia (18, 20).

1.3. Problemas del modelo de balsas demembrana

Una crítica inicial muy fuerte al modelo de balstiene que ver con el aislamiento y caracterizción de los dominios de membrana resistentesdetergentes (MRDs), denidos operacionalmete como balsas lipídicas (21). Diversos autorhan argumentado que los MRDs correspondenagregados de dominios de membranas promodos por las condiciones establecidas durante aislamiento (es decir, uso de Tritón X-100 a 4o

ambos tratamientos inducen cambios de fase)no necesariamente al estadio que tales dominpudieran haber guardado previo a su aislamien(22). Otro cuestionamiento importante se reea la localización que guardan las proteínas tranmembranales (por ejemplo: receptores, canaiónicos, ATPasas o acarreadores) en el plano demembrana. Con respecto a la posibilidad de qsu inserción pudiera darse al interior de las bsas de membrana, se han esgrimido argumenttermodinámicos que señalan la baja probabilid

de este evento (23). Sin embargo, también exisun cúmulo de evidencias bioquímicas y biofísicque sustenta su inserción en tales dominios demembrana (18, 24, 25). Más aún, se ha propuesque su incorporación pudiera ser un factor claen el establecimiento y patrón de distribucide las balsas en la membrana plasmática (20El ensamble de ciertas proteínas al interior las balsas de membrana pudiera ser, asimismcondición indispensable para promover su funcnalidad (26). Una hipótesis muy provocativa c




relación al proceso de incorporación de proteínasa las regiones ordenadas de la membrana reere aun proceso jerárquico (20, 24) en el que la etapainicial correspondería a la asociación de proteínasindividuales con una cubierta o monocapa lipídica(lipid shell ) enriquecida en glicoesngolípidos ycolesterol (~7 nm), lo que facilitaría su incorpo-ración a balsas de membrana de mayor tamaño

(50-200 nm) y eventualmente, su conuencia enplataformas funcionales asociadas a procesos deseñalización y/o tráco de membranas. Finalmen-te, tampoco se descarta la posibilidad de que lasproteínas transmembranales pudieran localizarseen la frontera común entre las regiones desorde-nadas y las balsas de membrana.

Con respecto a las denominadas proteínas pe-riféricas (no transmembranales) asociadas a lamembrana plasmática, es generalmente aceptadoque éstas se particionan en los dominios ordenados

y/o las MRDs como resultado de su fuerte anclaa la monocapa exterior a través de anclas lipídicde glicosilfosfatidilinositol (GPI) o bien, mediansu asociación a la monocapa interna vía procesde acilación o prenilación (16) (Fig. 1). Ejemprepresentativos de proteínas periféricas asociada la monocapa interna de la membrana plasmátson las proteínas de la familia Src, la subunidad

de las proteínas G, las otilinas (a través de sprocesos de acilación), caveolinas (mediante unión al colesterol) y anexinas (por medio de asociación con fosfolípidos).

2. Lipidómica de las biomembranas

El contenido total de colesterol y de fosfolípid(incluyendo el tipo de ácidos grasos que los coponen) en la membrana plasmática y membranintracelulares está bien caracterizado en distint

Figura 1. Tipos de balsas de membrana. La membrana plasmática incluye dos tipos de balsas de membran planas y caveolas. En ambos, se destaca la presencia de colesterol, esngomielina y proteínas asociadas. Se ilustambién la localización especíca de caveolina en caveolas.




tejidos, tipos celulares y organelos intracelulares(12, 27, 28). En general, el porcentaje de coles-terol alojado en la membrana plasmática es signi-cativamente mayor (~25% del total de lípidos) aldel aparato de Golgi (~8%), retículo endoplásmicorugoso (~6%), retículo endoplásmico liso (~10%)o mitocondrias (~3%) (12, 28, 29). La innegablerelevancia de la lipidómica de membranas bioló-gicas conocida a la fecha, desafortunadamente eseclipsada por la mínima proporción de elementos

comúnmente referidos (<15), no obstante la am-plia gama de especies lipídicas (~1000) que seplantea está presente en estas membranas (30).Sin lugar a dudas, resulta indispensable ampliarnuestra actual perspectiva de la asociación deprocesos celulares con los elementos lipídicos delas membranas biológicas.

3. Asimetría lipídica de las membranas

Las primeras evidencias de la distribución asi-

métrica de lípidos en membranas biológicas obtuvieron a partir de experimentos realizaden eritrocitos expuestos a fosfolipasas y esgomielinasas (9, 10). El compendio de estosposteriores reportes ha llevado a concluir quemonocapa externa de la membrana plasmátestá compuesta principalmente de fosfatidilcona y esngomielina, mientras que la monocainterna preferentemente incluye fosfatidilserinafosfatidiletanolamina (Fig. 2). Los glicoesngolí

dos de la monocapa externa usualmente poseun ácido graso de cadena larga (18-24 carbonoque interacciona con las cadenas acílicas de lípidos de la monocapa interna de la membranLateralmente, se asocian entre sí a través puentes de hidrógeno y de las interacciones débique se establecen entre sus carbohidratos. Psu parte, aquellas regiones de la membrana qexhiben un mayor grado de uidez generalmeninvolucran moléculas de fosfatidilcolina con ácidgrasos insaturados. Se acepta que las region

Figura 2. Asimetría lipídica de la membrana plasmática. Estructura química y porcentaje constitutivo de

principales lípidos de la membrana plasmática en sus monocapas externa e interna.




ordenadas y uidas pueden intercalarse en el planode la membrana plasmática. La asimetría lipídicatambién está presente en la membrana del apartode Golgi y de endosomas. En contraste, ésta nose observa en la membrana del retículo endoplás-mico (30). La asimetría lipídica entre las mono-capas de las biomembranas se genera a travésde distintos procesos: transferencia espontáneade componentes lipídicos entre las monocapas(ip-op), actividad de ATP-asas transportadorasde especies lipídicas y retención especíca de

ciertos lípidos en una u otra de las monocapas.La distribución asimétrica de los lípidos revistegran importancia, ya que previene el desarrollode ciertos tipos de síndromes autoinmunes quepudieran comprometer la integridad de la mem-brana plasmática y, por lo tanto, la viabilidadcelular. El patrón de distribución de colesterolentre las monocapas es un aspecto que a la fechano está del todo dilucidado; existen reportes quelo ubican de manera preferente en la monocapainterna de la membrana plasmática, otros que lo

sitúan principalmente en la monocapa extero, incluso, aquellos que sostienen que su ráptrasferencia entre las dos monocapas propicia distribución homogénea (29).

4. Viscosidad de la membrana

La viscosidad es una propiedad de los uidos qprovee información acerca de su orden moleclar. En el caso de las membranas biológicas esparámetro varía entre 1.5 y 3.8 P (P, poise =

g·cm−1

·s−1

), dependiendo del tipo celular (12mientras que en la fase uida del citoplasma (ausencia de colisiones o uniones a macromoléclas citoplásmicas del indicador de viscosidad) valor es similar al del agua: 0.007 P, a 37oC. monocapa externa de la membrana posee umenor viscosidad que su contraparte interna (31cada una de ellas, a su vez, presenta un gradiende viscosidad decreciente de la periferia haciacentro (31). Interesantemente, la incorporación colesterol modula en ambos sentidos la viscosid

Figura 3. Efecto dual del colesterol sobre la viscosidad de bicapas lipídicas. El colesterol disminuye o aumentaviscosidad de bicapas lipídicas al incorporarse a regiones en fase cristalina o líquido-desordenado, respectivamenLas cadenas aciladas de la fase resultante líquido-ordenado presentan menor movimiento térmico que las de la falíquido-desordenado. Nótese que los cambios de temperatura indicados (± Calor) traspasan su valor crítico (Tcde transición. Ts representa la temperatura del sistema. Diagrama modicado de Chapman (36).

.




de las bicapas lipídicas en función de la fase en quese encuentren las cadenas aciladas; la disminuye alactuar sobre fases cristalinas (L

β) y la aumenta al

incorporase a la fase de líquido-desordenado (Lα)(26, 32) (Fig. 3). Mediante la técnica de 31P-NMR(resonancia magnética nuclear) se ha demostradoque la presencia de colesterol disminuye de ma-nera importante la difusión lateral de fostatidil-

colina en liposomas. El efecto promotor de ordendel colesterol se adjudica primordialmente a suestructura tetracíclica, la cual favorece su interac-ción con ácidos grasos saturados en conformaciónall-trans (26, 32). Este aumento en la viscosidadde la membrana se acompaña de un incrementoen su grosor, una reducción en su permeabilidad acompuestos hidrólos y la segregación de algunosde sus componentes debido al desfasamiento (mis-match) hidrófobo generado por la incorporacióndel colesterol. La reducción de la permeabilidad a

compuestos hidrólos por la adición de colestea bicapas lipídicas se puede explicar por el efecaditivo o la interacción de los siguientes mecnismos: a) Efecto condensante del colesterol qpromueve una reducción en el área molecular de fosfolípidos; en ausencia de colesterol las moléclas de fosfolípidos (a 0oC) ocupan un área de 0.nm2 y con colesterol 0.51 nm2. b) Formación de

cinturón de puentes de hidrógeno en la interfade la bicapa entre el 3β-hidroxilo del colesterol,carbonilo del ácido graso estericado y el aguAproximadamente, 11 moléculas de agua se unal grupo polar de un fosfolípido en la bicapa.partir de mediciones de la capacitancia eléctrica liposomas se ha determinado que (partiendo dextremo carbonilo) las moléculas de agua penetrla bicapa hasta alcanzar el tercer o cuarto residmetileno. En consistencia con lo anterior, estudde resonancia del spin del electrón (ESR) sugier

Figura 4. Balsas de membrana y señalización. Las balsas de membrana favorecen la transducción de señaextracelulares al actuar como estructuras de andamiaje donde convergen distintos elementos implicados en vías de señalización.




que las moléculas de agua penetran al menos has-ta el segundo residuo metileno. c) La estructuratetracíclica rígida del colesterol restringe los mo-vimientos de los carbonos 2º -10º de las cadenasaciladas que lo rodean, sin afectar la movilidad delmetilo terminal de la cadena hidrocarbonada. Lainserción de colesterol en regiones ordenadas de

la membrana, en contraste, promueve su uidez alinhibir el empaquetamiento de las cadenas acílicasde los ácidos grasos o su cristalización. Otros com-puestos como esngomielina, Ca2+ y Mg2+, tambiénse ha reportado que modican la viscosidad de lasbiomembranas (32).

5. Balsas de membrana y señalización

Diversos estudios han adjudicado un papel impor-tante a las balsas de membrana en la organizaciónespacial y temporal de los distintos elementosinvolucrados en la transducción de señales extra-

celulares, apoptosis, infección viral, adhesión y mi-gración celular, transmisión sináptica, organizacióndel citoesqueleto y direccionamiento de proteínasdurante los procesos de endocitosis y exocitosis(15, 18). Una estrategia ampliamente utilizada enla evaluación de estas tareas consiste en propiciarel desacople de los elementos constitutivos de lasbalsas de membrana (planas o caveolas) medianteel uso de fármacos que secuestran (por ejemplo:lipina, nistatina y anfotericina) o disminuyen(por ejemplo: metil-β-ciclodextrina) el colesterolalojado en las membranas celulares (Fig. 4). Enel caso de las caveolas, su desmantelamientotambién se logra al eliminar o interferir con elfuncionamiento de sus proteínas constitutivas: lascaveolinas. La efectividad de ambos procedimien-tos está bien documentada (18). Así por ejemplo,el pre-tratamiento con metil-β-ciclodextrina eli-mina la típica inhibición de los canales de potasiosensibles al voltaje (KV7.2/7.3) inducida por la

estimulación de receptores muscarínicos (M1M3) co-expresados en células HEK293 (33). Potra parte, se ha demostrado que la expresión caveolina-3 en miocitos cardiacos es esencial paque se dé la modulación de los canales CaV1.2 (tL) por receptores β2-adrenérgicos (34). Finalmentambién se ha reportado que la desestabilizaci

de las balsas puede afectar la expresión y/o actividad (tanto en el sentido de pérdida como ganancia de funciones) de diversas proteínas membrana al modicar el ambiente lipídico que rodea (33-35).

6. Conclusión

El concepto de membrana plasmática ha cambiaradicalmente desde su propuesta inicial, basaen sus propiedades osmóticas, a nales del sigXIX. La incorporación de diversas y novedosas cracterísticas estructurales y funcionales a lo lar

de estos años ha propiciado el establecimiento un modelo dinámico que incluye la presencia heterogeneidades denominadas balsas de mebrana. Según este modelo, tales dominios repsentan plataformas estructurales lípido-proteicque propician la eciente modulación de processiológicos asociados a la membrana plasmáticLos principios que subyacen la dinámica de esamblaje-disociación de las balsas de membranasí como sus posibles repercusiones funciona(como la señalización) en los diferentes ambienty contextos celulares, incluso en las membranintracelulares, actualmente son materia de intenestudio.

Agradecimientos. La realización de este trabajo fapoyada parcialmente por los siguientes convenioCONACyT 61248 y C09-FRC-07-28.28-UASLPU.M.; C10-FAI-05-46.75-UASLP a S.SA.; P/P2009-24MSU0011E-12 a U.M. y S.SA.

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