Mecánica de biomembranas modelo

Resumen

Las membranas biológicas son esenciales para la vida puesto que definen y compartimentan células y organismos. Sus componentes esenciales son lípidos y proteínas. Debido al efecto hidrofóbico, los lípidos se organizan en forma de bicapa, constituyendo el medio fluido en el que se integran ciertas proteínas, a las que clásicamente se responsabiliza de ciertas funciones membranarias. De esta manera, se atribuye un erróneo papel pasivo e inespecífico a los lípidos de membrana. En los últimos años, el desarrollo de nuevas técnicas ha proporcionado evidencias experimentales de heterogeneidad lipídica. El paradigma actual considera la membrana como una bicapa fluida que contiene dominios dinámicos denominados rafts. La presente tesis pone de manifiesto la importancia de la matriz lipídica y de su organización lateral en las propiedades mecánicas de las membranas y, por consiguiente, en la vida celular. Concretamente, el objetivo de esta tesis es el estudio del origen molecular de la elasticidad y fluidez características de las membranas celulares y su relación con los dominios lipídicos. Los estudios experimentales de reología superficial llevados a cabo sobre monocapas de Langmuir han puesto de manifiesto el comportamiento plástico de estas biomembranas modelo cuando son sometidas a deformaciones grandes, como las que puede sufrir una célula in vivo, durante, por ejemplo, su división. A partir de dichos experimentos se ha desarrollado un modelo teórico que atribuye a la difusión lateral la responsabilidad de tal comportamiento elástico. La presencia de dominios de coexistencia de fases de tamaño micrométrico en los sistemas modelo estudiados parece ser clave, ya que éstos actuarían como surtidores de material. El segundo pará metro elástico relevante en mecánica de membranas es el módulo de curvatura. En la presente tesis, el análisis combinado de los experimentos de dispersión de luz dinámica y espectroscopia espin eco de neutrones, llevados a cabo sobre vesículas unilamelares grandes, ha permitido concluir que las fluctuaciones de forma de estas biomembranas modelo presentan una relajación subdifusiva mediante modos de flexión pura. Además estos estudios han permitido extraer conclusiones acerca de la variación del módulo de flexión con el contenido en colesterol, lípido regulador de la fluidez de membrana en células eucariotas. Por otro lado, el hecho de que la curvatura de una membrana implica compresión de la capa interna y expansión de la externa es...