Investigadores descubren cómo las membranas celulares cambian la curvatura en función de las proteínas BAR

El cuerpo humano es un mosaico complejo formado por un gran número de células con diferentes propiedades, pero todas comparten una característica común: poseen una envoltura externa (también llamada membrana), que se curva a escala micrométrica y nanométrica.  Durante funciones celulares esenciales como la migración, la endo/exocitosis, o cuando se deforman por fuerzas externas, las membranas celulares cambian constantemente de forma. Aquí, las proteínas BAR juegan un papel fundamental. Sin embargo, no se conocían bien los detalles de la dinámica y la mecanoquímica del proceso hasta el momento.  Ahora, un grupo de investigadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) y de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) publican nuevos resultados en la Revista Nature Communications, que sientan las bases para comprender varios procesos de deformación de membranas, que ocurren tanto en escenarios fisiológicos normales de la célula, como en situaciones de enfermedad. Específicamente, los investigadores describen eventos novedosos de remodelación de estructuras de membrana de baja curvatura por proteínas BAR, que anteriormente no se consideraban. Los investigadores también muestran cómo la deformación mecánica de la membrana desencadena una respuesta bioquímica mediada por proteínas BAR. 

La clave para comprender las membranas celulares y su curvatura 

Experimentalmente, los investigadores desarrollaron un sistema in vitro para deformar mecánicamente membranas artificiales, exponerlas a proteínas BAR purificadas y observar la dinámica resultante mediante microscopía confocal. Además, los investigadores desarrollaron modelos teóricos para comprender el proceso, analizando la dinámica y mecanoquímica. Combinando enfoques experimentales y teóricos, los investigadores también observaron que las deformaciones de la membrana celular dependen de la forma inicial de la membrana.  Anabel-Lise le Roux (IBEC) y Caterina Tozzi (UPC), co-primeras autoras del estudio, explican la importancia de contar con enfoques tanto experimentales como teóricos para comprender procesos de deformación tan complejos: 

La interacción realmente estrecha entre los experimentos y la modelización fue esencial para comprender en profundidad un proceso mecanoquímico muy complejo.

Anabel-Lise Le Roux y Caterina Tozzi. 

El trabajo publicado, en Nature Communications, ha sido liderado por los investigadores senior Marino Arroyo (UPC) y Pere Roca-Cusachs (IBEC / UB).  Artículo de referencia: Anabel-Lise Le Roux, Caterina Tozzi, Nikhil Walani , Xarxa Quiroga, Dobryna Zalvidea, Xavier Trepat, Margarita Staykova, Marino Arroyo, Pere Roca-Cusachs. Dynamic Mechanochemical feedback between curved membranes and BAR protein self-organization. Nat Commun 12, 6550 (2021).