Dos autores Thaís A. Enoki e Frederick A. Heberle.
Em Proceedings of the National Academy of Sciences of the Unites States of America - PNAS | Vol. 120, nº 46, 8/11/23.
Informações da pesquisadora Thaís Enoki.
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Na área de biofísica molecular, ou física biológica, ferramentas e conceitos físicos são usados para investigar fenômenos de relevância biológica essenciais para a vida. As membranas biológicas, por exemplo, são muito mais do que uma barreira física que delimitam e protegem células e suas organelas; a membrana plasmática é composta por uma bicamada de lipídios, e os lipídios voltados para o exterior e interior das células são diferentes, como se cada lipídio tivesse um papel importante para responder às adversidades de cada um desses ambientes. Ainda, de algum modo, essa bicamada lipídica de composição lipídica distinta - ou como diz o jargão científico, de composição assimétrica - mantém-se acoplada, e pode até transmitir sinais através da membrana, transdução de sinal.
Investigar o acoplamento de membranas assimétricas não é uma tarefa fácil, pois não ainda há um método experimental para medir a força de acoplamento de membranas lipídicas assimétricas. A fabricação de membranas lipídicas assimétricas in vitro é um avanço relativamente novo, que vem se desenvolvendo desde a última década. A pesquisadora Thaís A. Enoki (Jovem Pesquisadora do IFUSP), em trabalho anterior, desenvolveu um método experimental para criar essas bicamadas lipídicas assimétricas in vitro.
No presente artigo, Enoki e Heberle (University of Tennessee) desvendaram um diagrama de fases para bicamadas lipídicas assimétricas. Contrapondo um modelo teórico com experimentos, foi possível inferir sobre o acoplamento de modelos de membranas de composições lipídicas assimétricas. O modelo teórico de campo médio (aproximação de Bragg-Williams) descreve a energia livre da bicamada lipídica assimétrica, que por sua vez contém termos que descrevem interações intra-monocamada, e interações entre-monocamadas. O parâmetro de acoplamento pode ser variado e este penaliza (ou reporta grande custo energético) quando diferentes fases estão opostas uma à outra. Interessante que, para os diferentes valores assumidos pelo o termo de acoplamento, o diagrama de fases também se altera. Comparando os resultados experimentais com a teoria existente é possível então investigar a força de acoplamento. O artigo foi publicado no prestigioso jornal científico “Proceedings of national academy of Science-PNAS” como o título em inglês “Experimentally determined leaflet–leaflet phase diagram of an asymmetric lipid bilayer”, dos autores Enoki T.A. e Heberle, F.A.
Evidências experimentais anteriores, de diversos grupos de pesquisa, mostraram que, havendo uma monocamada com separação de fases acoplada a outra monocamada fluida (sem separação de fases), ora o comportamento de fase da bicamada como um todo era dominado pela aquela com separação de fases, ora pela monocamada oposta de fase simples. A evidência experimental foi apelidada como “leaflet dominance”. O artigo da Drª Enoki explica em termos energéticos a evidência fenomenológica descrita acima. Deste modo, o artigo conecta grandes contribuições em membranas lipídicas assimétricas reportadas até o momento.
Em perspectivas futuras, a Drª Enoki e colaboradores buscam estender a teoria e os experimentos para misturas de lipídios ternários, e não mais sistemas binários como no caso do artigo. Em sistemas ternários a matemática fica muito mais complicada, e ainda é difícil reportar, com fidelidade, em modelos teóricos o complexo comportamento de moléculas de colesterol.
Essa pesquisa tem suporte financeiro da FAPESP.
Imagem: Original do artigo (Figura 1A)
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