Investigadores de UPV/EHU proponen un mecanismo para la fisión de membranas celulares para diagnósticos neuromusculares

Según ha detallado la universidad vasca, el estudio del grupo de Nanomecánica de Membranas de la Unidad de Biofísica ha permitido caracterizar el funcionamiento de una proteína encargada de la escisión de membranas celulares y sus resultados "permiten ver desde una nueva perspectiva los mecanismos fundamentales de la vida celular, como son la fusión y escisión de las membranas celulares".

Además, la metodología desarrollada en este trabajo de los investigadores de la Universidad del País Vasco permitirá diagnosticar varios trastornos neuromusculares.

Las células poseen una serie de proteínas especializadas para que sus membranas puedan unirse o separarse sin perder su papel protector frente al medio externo. Una de ellas es la proteína dinamina, encargada de la constricción y fisión de cuellos de vesículas endocíticas y cuyas principales características son su capacidad de ensamblaje sobre membranas con alta curvatura (cuellos de vesículas) y su actividad GTPasa, "la capacidad de utilizar la energía almacenada dentro de las moléculas de GTP (un compuesto químico que juega un papel muy importante en el metabolismo celular)", ha explicado.

Hasta el momento, se creía que la dinamina empleaba la energía del GTP para producir una constricción muy fuerte del cuello de la vesícula para así llegar a su fisión. Sin embargo, el estudio liderado por el profesor de Ikerbasque Vadim Frolov ha permitido por primera vez caracterizar la acción de fisión por parte de la dinamina a escalas nanométricas y con "gran resolución temporal".

"Hemos sido capaces de caracterizar la unidad funcional mínima de la dinamina", ha destacado el investigador. El estudio ha llevado a separar el proceso de escisión de membrana por parte de la dinamina en dos etapas, en la primera de las cuales, puramente mecánica, en la que se produce la constricción del cuello vesicular, y una segunda etapa donde la dinamina "funciona como un centro catalítico, mediante la inserción de algunos de sus dominios dentro la membrana".

Frolov ha explicado que "la hidrólisis del GTP incrementa la flexibilidad interna de la molécula de la dinamina, permitiendo así encontrar la conformación óptima de la proteína sobre la membrana para que se produzca su escisión". "Esta optimización --ha añadido-- constituye la esencia de la catálisis geométrica, una nueva forma de ver la actividad de las proteínas durante la remodelación de membrana".

Este estudio ha sido, en palabras del investigador, el principio de una nueva línea de investigación dentro del grupo de Nanomecánica de Membranas. El proyecto ha tenido una duración de dos años y ha dado lugar a "la definición y desarrollo del método necesario para poder caracterizar la acción de la dinamina con gran precisión espacio-temporal".

Se trata de una combinación de medidas de microcopia de fluorescencia con medidas electrofisiológicas, de manera que "ahora somos capaces de medir el paso de los iones a través del interior de un nanotubo lipídico, a la vez que lo observamos mediante microcopia de fluorescencia". El resultado se traduce en una técnica que permite la caracterización de procesos muy rápidos a escalas muy reducidas.

Esta técnica, según ha destacado el responsables del estudio, permitirá estudiar por qué pequeñas mutaciones de la dinamina llevan a varias patologías humanas, como las patologías neuromusculares.

La primera autora del estudio es Anna Shnyrova, miembro del grupo liderado por Vadim Frolov en la Unidad de Biofísica. El grupo de investigación que ha participado en este proyecto cuenta, además, con investigadores procedentes de varias instituciones como son el Instituto Frumkin de Química Física y Electroquímica de la Academia Rusa de Ciencias, la Universidad del Suroeste de Texas y los Institutos Nacionales de la Salud de EE.UU.