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Jul 30, 2023

Un estudio revela movimientos peculiares del colesterol en las membranas celulares

2 de agosto de 2023 Este artículo ha sido revisado de acuerdo con el proceso editorial y las políticas de Science X. Los editores han resaltado los siguientes atributos al tiempo que garantizan la credibilidad del contenido:

2 de agosto de 2023

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por la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign

Aunque el colesterol puede amenazar la salud humana, esta sustancia cerosa es una de las moléculas pequeñas más importantes en la fisiología humana y desempeña innumerables funciones críticas en biología y medicina. Su dinámica es fundamental para el mantenimiento y regulación de la fluidez de la membrana, las interacciones de los esteroles con lípidos y proteínas y las interacciones de los virus con las células humanas. El colesterol también es un objetivo farmacológico fundamental.

A pesar de su importancia, todavía hay mucho que se desconoce sobre el colesterol, específicamente cómo estas moléculas de esteroles se mueven y funcionan dentro de la membrana celular de las células.

La comprensión de los movimientos y las interacciones del colesterol en los sistemas vivos ha sido objeto de décadas de intensos estudios, pero la dinámica molecular exacta sigue siendo difícil de alcanzar, en parte debido a las limitaciones en el estudio de los esteroles disponibles comercialmente y la resolución de la actual espectroscopia de resonancia magnética nuclear de estado sólido. (SSNMR).

Ahora, un grupo de investigadores de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign y la Universidad de Wisconsin-Madison han revelado por primera vez cómo se comporta el colesterol en las células a nivel atomístico, información que podría tener amplias implicaciones para futuros estudios sobre salud y enfermedad. , según los investigadores.

En un estudio publicado en el Journal of the American Chemical Society, el profesor de bioquímica Chad M. Rienstra, de la Universidad de Wisconsin-Madison y los profesores de química de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, Martin D. Burke y Taras V. Pogorelov, detallan cómo combinaron nuevas tecnologías avanzadas. Métodos experimentales y computacionales para capturar cómo se mueven las moléculas de colesterol en la membrana de las células.

"Este trabajo ilustra el poderoso enfoque sinérgico de combinar nuevos métodos experimentales y computacionales para llevar nuestra comprensión de la dinámica del colesterol membranoso al siguiente nivel", dijo Pogorelov.

En concreto, su enfoque incluyó nuevos experimentos SSNMR, simulaciones de dinámica molecular de átomos de última generación y cálculos de mecánica cuántica sobre el colesterol sintético en los fosfolípidos.

El colesterol, un componente importante de las membranas biológicas que se puede extraer de fuentes como los huevos, es un compuesto de 27 carbonos con una estructura que incluye una cola (hecha de hidrocarburos) unida a un núcleo plano, que consta de cuatro anillos de hidrocarburos.

Por primera vez, los investigadores de este estudio pudieron etiquetar cada átomo de carbono y diseñar un protocolo que investiga la dinámica atomística, o movimiento y fuerzas, de cada átomo para revelar una imagen general de cómo se mueve el colesterol en una membrana.

"En conjunto, estos estudios revelaron que el colesterol muestra un acoplamiento dinámico segmentario entre los anillos fusionados y las conformaciones de la cola", dijo Pogorelov. "En particular, los movimientos de la cola y de toda la molécula están correlacionados, mientras que las colas giran en forma de 'cigüeñal'".

Además, los investigadores dijeron que su flujo de trabajo experimental-computacional muy unido les permitió identificar y cuantificar las conformaciones específicas que asume el colesterol en las membranas.

Según los investigadores, estos resultados tienen amplias implicaciones para una mejor comprensión de la función de los esteroles en los sistemas vivos, y los métodos desarrollados para este estudio abren una nueva puerta para futuros estudios sobre cómo el colesterol influye en la dinámica funcional de las proteínas de membrana en la salud y en la salud. enfermedad.

Más información: Lisa A. Della Ripa et al, Se acoplan las dinámicas segmentarias del colesterol membranoso, Revista de la Sociedad Química Estadounidense (2023). DOI: 10.1021/jacs.3c01775

Información de la revista:Revista de la Sociedad Química Estadounidense

Proporcionado por la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign