Este estudio, liderado por el investigador de la URV Vladimir Baulin, también ha descubierto un nuevo papel del colesterol que ayudará a comprender el desarrollo de algunas enfermedades y procesos celulares

El colesterol es un componente crucial para la formación de las membranas celulares de los mamíferos, y participa de muchos procesos vitales. En biofísica, uno de los conceptos más controvertidos es la hipótesis que sugiere la existencia de las llamadas “balsas lipídicas”: zonas con altas concentraciones de colesterol y glucofingolípidos que se encuentran en las membranas. Estas balsas lipídicas, también denominadas acumulaciones lipídicas –o lipid rafts en inglés- corresponden a zonas de la membrana celular en las que se acumulan los lípidos y el colesterol y que resultan muy importantes para el funcionamiento de las células. Hasta ahora, la presencia de balsas lipídicas en células vivas es solo una hipótesis, porque si bien diversos estudios realizados en laboratorio han intentado simular las balsas lipídicas mezclando dos tipos de lípidos y colesterol, ninguno ha logrado detectarlas y saber si realmente existen, ni cómo es su formación y su funcionamiento en células vivas.

Se sospecha que las balsas lipídicas son también responsables del inicio de enfermedades como la de Creutzfeld-Jacob o el SIDA, cuyos patógenos entran en las células a través ellas. Por ello, comprender su mecanismo es fundamental para entender cómo se desarrollan estas enfermedades.

Ahora, un equipo de físicos liderados por el investigador del Departamento de Enginyería Química de la Universitat Rovira i Virgili Vladimir Baulin, ha diseñado un experimento que simula la formación de un nuevo tipo de las balsas lipídicas a escala nanométrica, de muy corta duración, alrededor de objetos incrustados en las membranas, como proteínas y canales de iones. Los resultados de este estudio se han publicado en la revista Physical Review Letters.

“Los canales iónicos son un tipo de proteína transmembrana – es decir, que abarca toda la membrana celular- que, junto a las proteínas, permiten el paso de iones específicos a través de la membrana celular. Están incrustados en ella y contienen colesterol. Se desconoce el papel de las proteínas transmembrana en la posible formación de estos nanodominios de colesterol”, explica Vladimir Baulin en relación con los resultados de la investigación.

En este estudio, los científicos han desarrollado un experimento con la membrana lipídica muy parecido a las células humanas, tanto en lo que se refiere a la escala de tamaño, la dimensión y también a la composición del colesterol. Para ello, sustituyeron la proteína transmembrana por un nanotubo de carbono ultracorto –de 10 nanómetros de longitud-. Y a partir de una serie de simulaciones comprobaron que estos dominios –las balsas lipídicas- son altamente dinámicos, se forman y desaparecen para volver a formarse, y existen durante aproximadamente 10 nanosegundos.

Además, el equipo hizo otro importante descubrimiento relacionado con el papel del colesterol en las membranas: el colesterol puede ser responsable de la desestabilización de las membranas y ayudar a objetos de tamaño nanométrico a entrar a través de ellas en las células. “Ha sido como encontrar la llave para abrir y cerrar puertas a través de una membrana”, explica Vladimir Baulin. “Hemos descubierto que, cuando hay altas concentraciones de colesterol, los nanotubos pueden salir espontáneamente de la membrana en cuestión de milisegundos, mientras que si la membrana no tiene colesterol, estos quedan atrapados adentro”.

Este estudio puede servir para desarrollar nuevos enfoques cruciales para la investigación de la balsa lipídica, por lo que también se entenderá mejor cuál es el desarrollo de determinadas enfermedades y procesos celulares.

Referencia bibliográfica: 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