Estructura y dinámica de la membrana

1. Estructura y dinámica de la membrana Dr. José M. Planas Biol. 4018: Biología Celular y Molecular UPR-Aguadilla

2. Objetivos • Al finalizar el estudiante podrá: • Conocer los componentes de la membrana y las propiedades que estos le confieren a la membrana. • Distinguir entre proteínas trans membranales y proteínas periferales. • Entender la estructura física de la membrana. • Entender el comportamiento heterogéneo de las proteínas membranales.

3. Componentes de la membrana • Lípidos • Señales para atraer proteínas a la membrana. • Almacenan energía • Llevan información • Hormonas extracelular • Mensajero secundarios intracelular • “PhosphoInositol Phosphate” PIP

4. Componentes de la membrana • Tipos de Lípidos • Fosfoglicéridos • Constituyente principal de la membrana. • También conocidos como fosfolípidos. • Glicerol • Dos cadenas de ácidos grasos • C1 y C2 de la molécula de glicerol • Saturadas vs. no saturadas • Ácido fosfórico

5. Fosfoglicéridos Esterificar uno de cinco alcoholes al fosfato Hacer mas de 100 Fosfoglicéridos distintos Ácidos fosfatídicos PA No contienen un grupo unido al fosfato Fosfatidilglicerol PG Contienen un grupo glicerol unido al fosfato Componentes de la membrana

6. Componentes de la membrana • Fosfoglicéridos • Fosfatidil etanol amina • PE • Etanolamina unida al fosfato • Fosfatidil colina • PC • Un grupo colina unido al fosfato • Fosfatidil serina • PS • Serina unido al fosfato • Fosfatidi inositol • PI • Inositol unido al fosfato

7. Componentes de la membrana • Fosfoglicéridos • Grupos substituyentes proveen propiedades. • Todos tienen una carga negativa en el fosfato esterificado. • Neutrales • PE y PC • Poseen una carga positiva en los nitrógenos. • Carga negativa • PS, PA, PG, PI

8. Componentes de la membrana • Esfingolípidos • Contienen azúcar. • Esfingocine (4 carbonos, 1 nitrógeno). • Dos características que definen a los esfingolípidos • El ácido graso unido al C2 mediante enlace de amida. • Naturaleza del grupo polar esterificado al C1. • Eterifican azucares al grupo hidroxilo del C1. • Carga neta neutral • Carga neta negativa

9. Componentes de la membrana • Esfingolípidos • Glicoesfingolípidos • Una o más azucares • Servir de receptor a virus • Esfingomielinas • Se une una base al C1 mediante un enlace éster de fosfato • Fosforil colina • Fosfo etanol amina

10. Colesterol Sólo presente en células animales. Apolar Orientación en la membrana es con el OH hacia la parte polar. Contribuye a la fluidez de la membrana. Compuesto intermedio en la síntesis de hormonas esteroides Estrógeno, progesterona y cortisona Vitamina D Componentes de la membrana

11. Componentes de la membrana • Glicolípidos • Hay tres tipos • Esfingolípidos • Glicolípidos con glicerol • Azúcar unida en el C3 • Glicosil-fosfatidil-inositol • GPI • No son muy comunes

12. Componentes de la membrana • Triglicéridos • Glicerol con tres ácidos grasos esterificados a este. • No posee un grupo polar, no puede formar parte de la membrana, • Forman las gotas de grasa que se encuentran en las células adiposas

13. Proteínas Integrales Transmembranales Atraviesan la doble capa de la membrana. Requiere de detergentes para solubilizar las proteínas transmembranales. Componentes de la membrana

14. Componentes de la membrana • Segmento trans membranal • Alfa helice • Segmentos beta • Cuando hay más de uno • Poseen lugares de glicolisación en el terminal externo de la proteína.

15. Componentes de la membrana • Periferales • Poseen residuos hidrofílicos expuestos y un segmento hidrofóbico. • Pueden solubilizarse con agentes alcalinos. • Pueden encontrarse externa o internamente asociadas a la membrana. • Se pueden asociar a la membrana mediante seis métodos distintos.

16. Anclaje a través de cadenas de acilicas Isoprenoides Añadir una cadena de C15 a cisteina en el terminal carboxílico Señal de reconocimiento CAAX Asociadas a sistemas de transducción de señales utilizando Ras. Miristoil Añadir una cadena de C14 a grupo amino del terminal aminico de glicina. Asociada con la quinasa de Tirosina (Src). Glicosil fosfatidil inositol (GPI) Oligosacárido-fosfoglicerico corto Añade al terminal carboxílico. Componentes de la membrana

17. Componentes de la membrana • Anclaje a través de cadenas de acilicas • Interacciones electrostáticas • Ocurren con fosfolípidos • Anexinas y Miosina I • Penetración parcial de la membrana • Alfa hélices hidrofóbicas • Sintetasa de prostaglandina H2 • Asociación con proteinas integrales • Interacción con el terminal citoplasmático de las proteinas integrales • Citoesqueleto

19. Estructuración Física • Propiedades mecánicas • Flexible • Responder a cambios en volumen. • Permeabilidad limitada • Iones • Alta resistencia eléctrica. • Habilidad de auto sellarse. • Asimetría en la distribución de lípidos con respecto a la membrana. • Ocurre durante la biogénesis. • Glicofosfolípidos – capa externa • Fosfatidilserina – capa interna

20. Estructuración Física • Propiedades físicas • Dinamica • Mosaico fluido • Movimiento lateral • Movimiento rotacional • Movimiento transversal • Ácidos grasos tienen movimientos en la escala de pico segundos

21. Estructuración Física • Determinadas por el largo de las cadenas de ácidos grasos y la presencia o ausencia de cadenas saturadas versus no saturadas. • Agregados de Esfingolípidos o colesterol en la membrana citoplasmática pueden ocurrir • Rafts

22. Dinámicas de las proteínas membranales • Métodos de estudio • Fluorescencia • Fotoblanquedo (Photobleaching) • Marcado con anticuerpos • Microscopia • Seguimiento de una partícula • Trampa óptica

23. Dinámicas de las proteínas membranales

24. ¿Preguntas?