Un mapa interactòmic en llevat mostra el rol de les OSBPs en el transport de la fosfatidilserina del reticle a la membrana citoplasmàtica

L’organització i la compartimentació de la cèl·lula, particularment de la cèl·lula eucariòtica, es basa en la disposició de la membrana externa (membrana citoplasmàtica) i de les membranes internes (endomembranes).

La cèl·lula és la unitat bàsica, estructural i funcional, dels éssers vius. En aquest esquema, tenim els elements principals d’una cèl·lula eucariota, és a dir amb nucli diferenciat. La membrana citoplasmàtica (plasma membrane) delimita l’exterior de l’interior cel·lular. El nucli cel·lular, en l’interior del qual trobem l’ADN genòmic, és delimitat per una doble membrana (membrana nuclear). Diversos orgànuls, com els mitocondris, els lisosomes i els peroxisomes, queden delimitats per membranes. Finalment, existeix un sistema d’endomembranes, format per l’aparell de Golgi i el reticle endoplàsmic, que es troba funcionament connectat amb la membrana citoplasmàtica.

Aquestes membranes biològiques són de natura lipoglicoproteica:

Esquema de la membrana citoplasmàtica. Bàsicament, consisteix en una doble capa de fosfolípids, associada a les quals hom troba proteïnes més o menys glicosilades (glicoproteïnes)

L’estructura bàsica de la membrana biològica és la bicapa de fosfolípids:

Els fosfolípids són un tipus de greix les molècules del qual són amfipàtiques. En efecte una part de la molècula (representada ací en forma de globus grocs) és relativament hidrofílica, mentre que l’altra (representada ací per cues de color gris) és hidrofòbica. En el medi aquós els fosfolípids tendeixen a forma estructures de bicapa, que fan que les regions polars de la molècula siguin exposades al medi aquós, mentre les regions apolars hi són protegides. La bicapa crea doncs tres regions: el medi extern aquós, l’interior de la bicapa (lipídic) i el medi intern aquós.

En la cèl·lula viva, els fosfolípids són sintetitzats de manera continuada en el reticle endoplàsmic:

Esquema de la biosíntesi de tres tipus de fosfolípids, el fosfatidilglicerol, la fosfatidilserina i la fosfatidiletanolamina

En biologia fonamental, queden moltes coses per saber sobre la dinàmica de les membranes cel·lulars. El coneixement de la bioquímica de les proteïnes i dels àcids nucleics va per endavant de la bioquímica dels lípids. El model de la doble hèlix de l’ADN, per exemple, fou postulat en el 1953, mentre que el model de “mosaic fluid” de l’estructura de les membranes cel·lulars trigà gairebé vint anys més (Singer i Nicolson, 1972). És temptador pensar que els fosfolípids en les membranes biològiques fan una funció estructural, mentre que les proteïnes associades a membrana són les responsables de les funcions específiques de transport i senyalització. En realitat, la situació és més complexa, ja que els fosfolípids tenen també rols en les vies de senyalització que connecten la membrana amb el citoplasma i amb el nucli.

Per exemple, la fosfatidilserina (PS) és un fosfolípid que trobem preferentment en la cara interna de la membrana citoplasmàtica. Ja hem dit que els fosfolípids se sintetitzen en el reticle endoplasmàtic. Del reticle emergeixen vesícules que connecten a través de l’aparell de Golgi i la membrana citoplasmàtica:

Esquema del sistema d’endomembranes d’una cèl·lula. Aquest sistema, format per un entramat de vesícules, sàculs i reticles, en moviment constant, assegura un tràfic de fosfolípids entre els diferents compartiments. Així, en el reticle endoplàsmic es formen nous fosfolípids que són transportats tant a la membrana citoplasmàtica com a l’embolcall nuclear

Les vesícules de transport, delimitades elles mateixes per membranes, constitueixen una de la manera de transportar fosfolípids entre els diferents compartiments de la cèl·lula. Però no és l’única, ja que els fosfolípids poden associar-se a proteïnes de transferència lipídica (LTP). Les LTPs capten els fosfolípids d’una membrana i els poden transportar directament cap a una altra membrana a través de citoplasma.

El grup de recerca d’Anne-Claude Gavin, de l’EMBL de Heidelberg, treballa en el camp de les interaccions biomoleculars, i en aquest sentit Kenji Maeda i ella mateixa dissenyaren una recerca per a l’estudi de les LTP. Empraren com a model biològic, el llevat Saccharomyces cerevisiae i feren una llista de tretze proteïnes de transferència lipídica del llevat. D’aquestes tretze LTPs, sis pertanyen a la família de la Sec14 (Sfh) i set pertanyen a la família de la proteïna d’unió a l’oxisterol (Osh). L’oxisterol és un derivat oxidat del colesterol. La Sec14 és una proteïna que transporta fosfatidilinositol (un tipus de fosfolípid).

La interactòmica és l’estudi integrat i simultani d’interaccions biomoleculars. Es tractava de conèixer, doncs, l’interactoma de les tretze LTPs seleccionades del llevat. Bàsicament, hom volia saber quines proteïnes i quins lípids d’uneixen a aquestes LTPs. Els experiments de fraccionament de proteïnes i d’estudi lipídic (o, si es vol, lipidòmic) els realitzaren Maeda, Antonella Chiapparino i Arun Kumar. La identificació de les biomolècules requereix la purificació i cristal·licació individual i l’estudi dels cristalls amb raigs X, tècniques en les que participaren Maeda i Kanchan Anand. Mattia Poletto i Marko Kaksonen contribuïren en el disseny d’alguns d’aquests experiments.

Els resultats d’un estudi d’aquesta mena no solen ser gaire cridaners. Però, en aquest cas, va haver un punt de sorpresa, ja que dues de les tretze LTPs, concretament l’Osh6 i l’Osh7 mostraren una elevada especificitat per la fosfatidilserina (PS). Com que el transport proteic de la fosfatidilserina no és gaire conegut i com que encara calen elements per explicar perquè la fosfatidilserina abunda més en la cara interna de la membrana citoplasmàtica que no pas en la cara externa, Gavin decidí concentrar-se en aquest aspecte de l’estudi. I és així com aconseguiren una publicació en la revista Nature.

Val a dir, que els estudis interactòmics poden detectar interaccions que, comptat i debatut, tinguin una importància menor. No sembla el cas de la interacció entre l’Osh6/Osh7 i la PS. Els estudis en llevat mostren que Osh6 i Osh7 participen en la correcta distribució de la fosfatidilserina i, particularment, en el transport directe de la fosfatidilserina cap a la membrana citoplasmàtica.

La cristal·lografia de raigs X feta sobre el complex Osh6-PS permet conèixer la base estructural d’aquesta interacció. Així, els autors identifiquen els trets de l’Osh6 que li permeten unir-se i transportar efectivament la PS. Aquests trets no són exclusius de l’Osh6 i es troben conservats en la família dels transportadors d’oxisterol (OSBP), no tan sols en els OSBPs de llevat sinó també en els OSBPs de diferents grups animals. Si hom hi elimina aquests trets, l’Osh6 perd la capacitat de reconèixer la PS.

Les bases de dades sobre seqüències gèniques i proteiques permeten realitzar descentralitzadament estudis bioinformàtics com el del gràfic. Concretament es tracta de conèixer les relacions filogenètiques entre les proteïnes de transport d’oxisterol del llevat amb proteïnes homòlogues d’altres organismes.

L’ORP5 i l’ORP10, dues OSBP

Entre les proteïnes que tenen aquests trets estructurals que els fan possibles transportadors de fosfatidilserina, Maeda et al. citen dues proteïnes humanes, l’ORP5 i l’ORP10.

L’ORP5 o OSBPL5, també coneguda com a KIAA1534 i OBPH1, és una de les proteïnes humanes de la família OSBP. De fet, fou descrita per Laitinen et al. (1999). No se sap gaire de la funció que fa i se’l considera un receptor intracel·lular de lípids. Es tracta d’una proteïna d’uns 879 aminoàcids, el gen de la qual és present en el braç curt del cromosoma 11 (11p15.4). Sembla una proteïna present, ni que sigui a baixes concentracions, en tota mena de teixits, la qual cosa lligaria amb una funció fonamental vinculada a l’homeostasi de la fosfatidilserina.

De l’ORP10 encara se’n sap menys. El seu gen es troba en el braç curt del cromosoma 3 (3p23). Té un patró d’expressió feble, però estès a tots els teixits.

Fins ara, les OSBPs havien estat d’interès pel seu rol en el processament de l’oxisterol. L’oxidació de les lipoproteïnes de baixa densitat (LDL) es considera un element en la formació de la placa d’ateroma i, en conseqüència, les OSBP han estat incloses en l’atenció de recerques interessades en la patologia molecular de la dislipidèmia i de la síndrome metabòlica. Conèixer com l’ORP5 i l’ORP10 interactuen amb la fosfatidilserina, potser també contribuirà a aquests estudis, però pel grup de Gavin el més remarcable és haver trobat una via de transport específica per a la fosfatidilserina. Caldrà conèixer fins quin punt aquesta ruta de transport complementa la idea de les flipases, enzims postulats en 1972 per Mark S. Bretscher, per explicar l’acumulació de PS en la cara interna (i no l’externa) de la membrana citoplasmàtica.

Aquesta entrada ha esta publicada en 3. La Vida. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.