Gracias Akshari Gupta por A2A … y ¡Ay! Ni siquiera sé por dónde empezar con esta pregunta. Pero ciertamente es una pregunta interesante. Así que permítanme comenzar con algunas cosas que sé sobre las proteínas de membrana.
Primero, sé que las membranas son direccionales, las proteínas de membrana son direccionales. Cada membrana actúa como un divisor entre dos “plasmas”. Por ejemplo, la membrana celular tiene un lado citoplasmático y un lado ectoplásmico (extracelular). Las proteínas se insertan en estas membranas direccionalmente. Helices tiene un momento dipolo que se ha sugerido en muchas fuentes para permitir esta direccionalidad. Los β-barriles casi siempre tienen un número par de cadenas y los extremos de la proteína se enfrentan al periplasma (excepción notable son las proteínas VDAC que tienen un número impar de cadenas, las cadenas impares presentan una complicación topológica interesante porque la primera y la última cadena deben ser paralelas y etc. … pero me estoy desviando del tema.) Pero hay una forma correcta de inserción en la membrana. Entonces, si tiene que voltearse, será complicado.
En segundo lugar, sé que en la solución libre, la rotación de la molécula se define mediante constantes de difusión rotacional y tiempos de correlación. Pero dado que se puede suponer que el movimiento a lo largo de los tres ejes es equivalente, normalmente solo se define una constante de difusión para una molécula. Ya puedo imaginar que esto puede no ser cierto para las proteínas de membrana. El movimiento de rotación a lo largo de un eje perpendicular a la membrana no será el mismo que el de un eje paralelo a él. Entonces, definir las constantes de difusión para estas proteínas puede ser un poco más complicado.
Ahora es el momento de realizar una encuesta bibliográfica.
Primero encontré este capítulo en este libro (http://biochem.umn.edu/papers/CH…).
Seré honesto TL; DR … y TC; DR. (Demasiado complicado para mí; no lo leí). Pero esto es lo que entendí en mi lectura superficial. Definieron las constantes de difusión del eje perpendicular y paralelo como yo adiviné. Describen formas teóricas y experimentales para definir y determinar estas constantes. Dicen que estos tiempos de correlación deben estar en el rango de milisegundos o más lento.
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Luego encontré este documento del grupo de Stanley Opella, que entendí un poco mejor.
http://www.sciencedirect.com/sci…
Usan una proteína que está en una bicapa. Alinean esta bicapa en diferentes ángulos al campo magnético. Sin entrar en demasiados detalles, para poder obtener líneas estrechas en todos los ángulos de alineación con el campo magnético, la proteína debe ser capaz de reorientarse a sí misma mediante difusión rotacional en un eje normal a la bicapa. Aquí muestran que esto de hecho sucede y que la proteína tiene una constante de difusión rotacional del orden de 10 ^ 5 Hz.
Entonces, lo que entiendo aquí es que las proteínas en las membranas se mueven y son capaces de girar a una escala de tiempo rápida en un eje perpendicular a la bicapa. Dicho esto, por definición, deberían ser capaces de reorientarse 360 grados o por cualquier ángulo. Solo es cuestión de cuánto tiempo llevará.
Ahora estoy tratando de responder a la pregunta: ¿pueden las proteínas reorientarse a lo largo de un eje paralelo a la membrana? O en otras palabras, son capaces de voltearse boca abajo.
Encontré esto.
http://www.nature.com/nsmb/journ…
Aparentemente existen proteínas que están topológicamente “confundidas”. Pueden insertarse en la membrana en dos topologías diferentes. En algunos casos, han podido demostrar que una parte de la proteína tiene una topología consistente, mientras que la otra parte muestra una topología dual. Ahora surge la pregunta, ¿puede una proteína de topología dual “voltearse”? O se fija una vez que se inserta en la membrana.
Encontré esto. (Internet es una cosa increíble)
http://jcb.rupress.org/content/1…
Aquí usan algunos mutantes que son incapaces de producir algunos tipos de lípidos de membrana y mostraron que la topología de la mitad del protón depende de la densidad de carga negativa en la membrana. Bien, la siguiente pregunta es si la topología se ha fijado una vez que la proteína se inserta en la membrana o puede cambiar después de que se ha ensamblado.
Encontré esto. (http://www.pnas.org/content/110/…)
El artículo describe una demostración in vitro del cambio topológico posterior al ensamblaje. En el que muestran que una proteína que se inserta y se ensambla en la membrana puede cambiar su topología cuando la carga en la membrana se altera añadiendo los componentes lipídicos relevantes.
Teniendo en cuenta todo esto, ¿es posible que una bacteria pueda alterar su constitución de membrana para voltear voluntariamente las proteínas? Ciertamente parece probable y ciertamente parece posible.
Todo esto es completamente nuevo para mí y me sorprende. En los últimos años me he dado cuenta en muchos niveles de que la membrana biológica no es estática. Es dinámico y está vivo. Las proteínas de membrana son capaces de todo tipo de movimientos y movimientos en ellas. Las proteínas se mueven, los lípidos se mueven con ellas. Los lípidos se mueven y mueven proteínas con ellos.
PS – Hablando de proteínas transmembrana en movimiento … ¿Cuenta el motor flagelar? Te dejo con una película divertida después de esta tediosa respuesta. ¡No veo una sino dos membranas en esa película!
