Aquest estudi, liderat per l'investigador de la URV Vladimir Baulin, també ha descobert un nou paper del colesterol que ajudarà a comprendre el desenvolupament d'algunes malalties i processos cel·lulars

El colesterol és un component crucial per a la formació de les membranes cel·lulars dels mamífers, i participa de molts processos vitals. En biofísica, un dels conceptes més controvertits és la hipòtesi que suggereix l’existència de les anomenades “basses lipídiques”: zones amb altes concentracions de colesterol i glucofingolípids que es troben en les membranes. Aquestes basses lipídiques, també anomenades acumulacions lipídiques -o lipid rafts en anglès- corresponen a zones de la membrana cel·lular en les que s’acumulen els lípids i el colesterol i que resulten molt importants per al funcionament de les cèl·lules. Fins ara, la presència de basses lipídiques en cèl·lules vives és només una hipòtesi, perquè si bé diversos estudis realitzats en laboratori han intentat simular les basses lipídiques barrejant dos tipus de lípids i colesterol, cap ha aconseguit detectar-les i saber si realment existeixen, ni com és la seva formació i el seu funcionament en cèl·lules vives.

Se sospita que les basses lipídiques són també responsables de l’inici de malalties com la de Creutzfeldt-Jacob o la SIDA, els patògens de les quals entren a les cèl·lules a través seu. Per això, comprendre el seu mecanisme és fonamental per entendre com es desenvolupen aquestes malalties.

Ara, un equip de físics liderats per l’investigador de el Departament de Enginyeria Química de la Universitat Rovira i Virgili Vladimir Baulin, ha dissenyat un experiment que simula la formació d’un nou tipus de les basses lipídiques a escala nanomètrica, de molt curta durada, al voltant d’objectes incrustats a les membranes, com proteïnes i canals d’ions. Els resultats d’aquest estudi s’han publicat a la revista Physical Review Letters.

“Els canals iònics són un tipus de proteïna transmembrana – és a dir, que abasta tota la membrana cel·lular- que, al costat de les proteïnes, permeten el pas d’ions específics a través de la membrana cel·lular. Estan incrustats en ella i contenen colesterol. Es desconeix el paper de les proteïnes transmembrana en la possible formació d’aquests nanodominis de colesterol”. explica Vladimir Baulin en relació amb els resultats de la recerca.

En aquesta investigació, els científics han desenvolupat un experiment amb la membrana lipídica molt semblant a les cèl·lules humanes, tant pel que fa a l’escala de grandària, la dimensió i també a la composició del colesterol. Per a això, van substituir la proteïna transmembrana per un nanotub de carboni ultracurt -de 10 nanòmetres de longitud-. I a partir d’una sèrie de simulacions van comprovar que aquests dominis -les basses lipídiques- són altament dinàmics, es formen i desapareixen per tornar a formar-se, i existeixen durant aproximadament 10 nanosegons.

A més, l’equip va fer un altre important descobriment relacionat amb el paper del colesterol en les membranes: el colesterol pot ser responsable de la desestabilització de les membranes i ajudar a objectes de mida nanomètrica a entrar a través d’elles en les cèl·lules. “Ha estat com trobar la clau per obrir i tancar portes a través d’una membrana”, explica Vladimir Baulin. “Hem descobert que, quan hi ha altes concentracions de colesterol, els nanotubs poden sortir espontàniament de la membrana en qüestió de mil·lisegons, mentre que si la membrana no té colesterol, aquests queden atrapats dins”.

Aquest estudi pot servir per desenvolupar nous enfocaments crucials per a la investigació de la bassa lipídica, de manera que també s’entendrà millor quin és el desenvolupament de determinades malalties i processos cel·lulars.

Referència bibliogràfica: Unexpected Cholesterol-Induced Destabilization of Lipid Membranes near Transmembrane Carbon Nanotubes. Yachong Guo, Marco Werner, Jean Baptiste Fleury, and Vladimir A. Baulin. Physical Review Letters, 124(3) 038001, 2020. DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.038001