Investigadores del laboratorio Lawrence Livermore han descubierto cómo imitar las membranas lipídicas, uno de los bloques fundamentales de la funcionalidad biológica, mediante nanotubos de carbono.

Utilizando la microscopía de fuerza atómica de alta velocidad (HS-AFM), el equipo demostró que un nuevo tipo de canal biomimético –poros de nanotubos de carbono (CNTPs)– también es móvil lateralmente en las membranas lipídicas soportadas, reflejando el comportamiento biológico de las proteínas.

La investigación abre la puerta para usar los CNTP como modelos para estudiar la física de las proteínas de membrana, así como componentes versátiles y móviles para células artificiales y sistemas híbridos que combinan células biológicas y componentes artificiales.

Las membranas lipídicas representan uno de los componentes fundamentales de la arquitectura de la vida, ya que proporcionan una matriz versátil para una variedad de proteínas de membrana que pueden realizar una variedad de tareas, incluyendo el reconocimiento molecular y la transducción de señales, transporte de metabolitos y remodelación de membranas.

La naturaleza fluida 2-D de la membrana lipídica no sólo le permite adaptarse a una variedad de formas, sino que también permite que las proteínas de la membrana se difundan dentro de este plano bidimensional, lo que permite muchos procesos biológicos importantes.

«Para entender la física fundamental del movimiento de proteínas en la membrana lipídica, necesitábamos un enfoque que combinara simples y robustos modelos de proteínas de membrana con imágenes y enfoques de seguimiento que puedan seguir el movimiento de la membrana en la longitud y escalas de tiempo pertinentes», dijo en un comunicado Yuliang Zhang, investigador postdoctoral en Lawrence Livermoore y autor principal de un artículo en la revista Philosophical Transactions de la Royal Society B.

El equipo creó equivalentes de poros de membrana artificiales simples y versátiles (CNTPs) que están hechos de segmentos cortos de nanotubos de carbono de una sola pared que se pueden autoinsertar en la membrana lipídica y formar un poro transmembrana. Estos objetos muy simples muestran una gran cantidad de comportamientos similares a los poros proteicos de la membrana: pueden transportar agua, iones y protones a través de la membrana.

«Encontramos que los CNTPS fueron capaces de reproducir otra propiedad clave de las proteínas de membrana: su capacidad de difusión en la membrana lipídica», dijo Alex Noy, científico de LLNL y el investigador principal del proyecto CNTP. «Las imágenes AFM de alta velocidad pueden captar la dinámica en tiempo real del movimiento del CNTP en la membrana bi-capa lipídica soportada».

Zhang dijo que el estudio demuestra que las similitudes entre los CNTPs y los poros de la membrana biológica incluyen no sólo propiedades de transporte similares, sino también la capacidad de moverse lateralmente en la membrana.

Fuente: Europa Press