La curvatura de la membrana es un tema bastante amplio, hay muchas cosas que contribuyen al estrés de la curvatura, incluida la composición de los lípidos. Sin embargo, dado que se refiere a un artículo en particular que caracteriza a los fármacos catiónicos y anfipáticos, voy a restringir esta publicación a la interacción péptido / fármaco con membranas.
¿Por qué la curvatura de la membrana y cómo se relaciona con el estrés?
- En una membrana lipídica, la energía libre con respecto al área de los lípidos se reduce al mínimo [Para más información sobre la tensión interfacial]. Esto proviene de equilibrar la entropía y proteger las colas hidrofóbicas del agua.
- Sin embargo, existen interacciones intermoleculares que varían a lo largo de la bicapa normal. Esto depende en gran medida del tipo de lípido.
- Debido a estas interacciones, existe un campo de presión lateral que existe a lo largo del ancho de la bicapa. Esto existe incluso para una membrana * sin tensión *.
Perfil de presión lateral, p ( z ) d z , con la distancia z desde el plano medio bicapa en una membrana lipídica, y el perfil de sección transversal, A P ( z ), de una proteína transmembrana insertada. Las contribuciones integradas de las cadenas lipídicas y grupos de cabeza al perfil de presión lateral son π ch y π HG, respectivamente, y γ phob es la tensión interfacial hidrofóbica microscópica aportada por la exposición de las cadenas lipídicas al agua. La proteína se muestra esquemáticamente en dos conformaciones que difieren en la forma de su dominio transmembrana. de (perfil de presión lateral, frustración de curvatura espontánea y la incorporación y conformación de proteínas en membranas)
- Como puede ver en la imagen de arriba, tiene tres regiones principales (a) el régimen del grupo de cabeza, (b) la interfaz polar / apolar y (c) el régimen de cola hidrófoba.
- Tanto la región del grupo de cabeza como las regiones de la cola se ven afectadas por (a) repulsiones (electrostáticas a partir de fosfatos en los grupos de cabeza y átomos de hidrocarbono) y (b) efectos entrópicos.
- La presión lateral neta de la bicapa es cero en el equilibrio y, por lo tanto, recurrimos a la medición de las constantes de curvatura / flexión / elásticas para relacionar los perfiles de presión (durante las interacciones interfaciales) con propiedades experimentales accesibles.
¿Qué determina si un péptido o fármaco interfacialmente activo causa estrés?
- Múltiples estudios han identificado péptidos y fármacos catiónicos para provocar la curvatura de la membrana.
- Como se mencionó anteriormente, estas propiedades dependen de las composiciones lipídicas y no son efectos genéricos.
- La mayoría de estos estudios [incluido el relacionado con la pregunta] se refieren al cambio en la asimetría de los lípidos. Esta asimetría de lípidos es mantenida por un grupo de enzimas llamadas flippasas.
- La valva externa de la membrana está dominada por colina que contiene lípidos (como fosfatidilcolina (PC)), esfingomielina, mientras que la membrana interna contiene lípidos aniónicos como fosfatidilserina (PS) y fosfatidiletanolamina (PE).
- Estas drogas o péptidos juegan un papel cuando se destruye o desafía esta asimetría de lípidos. [puede suceder por múltiples razones]
- Pero entonces, ¿cómo interactúan y qué causa este cambio en la tensión superficial? Hay varios factores que incluyen la unión en H, electrostática, inserción en el núcleo hidrofóbico y cambio en el área de superficie, etc.
- PS y PE pueden formar enlaces H con péptidos, los fosfatos y los grupos éster de fosfolípidos también pueden participar en interacciones electrostáticas.
- Las moléculas pequeñas pueden interactuar con el núcleo hidrofóbico. Esto puede afectar el área de la superficie de la membrana, lo que conduce a un cambio en la tensión superficial y, por lo tanto, a la flexión o curvatura.
- La interacción de pequeñas moléculas / péptidos con grupos de cabeza interfaciales también afecta el campo eléctrico local, lo que contribuye a la estabilidad de la bicapa.
- La inserción de estas moléculas también afecta la presión lateral, la inserción en la región del grupo de cabeza puede causar curvatura positiva y el núcleo hidrofóbico, curvatura negativa.
¿Qué factores determinan la solubilidad de una proteína?
¿Por qué no hemos sido capaces de entender el mecanismo exacto de la alostery?
Esquema de una molécula que se inserta preferentemente en la región de la cadena hidrocarbonada (arriba) y región del grupo de cabeza (abajo), respectivamente, induciendo cambios en la presión lateral y por lo tanto la tensión de curvatura, que puede conducir a una curvatura negativa o positiva de la membrana. De: El papel de la curvatura lipídica espontánea en la interacción de inter …
