Interacção biomembranar : parâmetros que influenciam a ligação de dendrimeros, peptidos lipidados e carregados electricamente a biomembranas

Abstract

Todas as células, unidade de vida, apresentam-se compartimentalizadas por uma bicamada lipídica permitindo que numerosos processos ocorram á superfície dos organelos por uma associação reversível de proteínas do citosol. Nestes processos simples parâmetros físicos como, curvatura membranar e/ou densidade de carga poderão ser importantes “inputs” para criar respostas temporais e espaciais.(Bigay & Antonny, 2012). A maioria dos estudos encontram-se focados em parâmetros físico-quimicos das biomoléculas como os maiores reguladores na interacção com membranas. Deste modo o papel desempenhado pelas propriedades membranares não se encontram completamente elucidados. Neste projecto, eu irei investigar a um nível singular as propriedades físicas das biomembranas e a sua directa influência na associação reversível com biomoléculas. Para este efeito, eu irei utilizar biomoléculas com função definida e analisar o seu comportamento quando importantes parâmetros associados as mesmas são manipulados. De modo a obter estes objectivos, irei utilizar um ensaio “in-vitro”, onde lipossomas fluorescentes individuais serão imobilizados numa superfície de vidro e visualizados usando microscopia laser confocal. Deste modo, eu planeei o uso de lipossomas singulares e monitorizar como os parâmetros membranares afectam a ligação de três classes diferentes de moléculas: primeiramente um péptido lipidado derivado da GTPase N-Ras (tN-Ras), para o estudo da forma da membrana na ligação peptídica. Em segundo o dendrimero (PAMAM G6) para elucidar o papel desempenhado pelas interacções hidrofóbicas e electroestáticas. Por último um péptido derivado da proteína membranar myristoyled alanine-rich C kinase substrate (MARCKS), para o estudo de como o pH de lipossomas individuais poderão regular o recrutamento específico de péptidos altamente catiónicos.

All cells, the unit of life, are compartmentalized by a lipid bilayer allowing numerous molecular processes to occur at the surface of organelles through reversible association of proteins from the cytosol. In these processes simple physical parameters such as membrane curvature and/or charge density can be important inputs to create sharp temporal and spatial responses.(Bigay & Antonny, 2012) Most studies focus on the physicochemical parameters of the biomolecules as the major regulators of the interaction with membranes. This means that the role played by membrane properties are still not fully understood. In this project, I will investigate at single level the physical properties of biomembranes and their direct influence in the reversible association with biomolecules. For this, I will be using biomolecules with defined function to analyze the behavior when important parameters associated with biomembranes are manipulated. To accomplish these goals, I will use an in vitro assay, where individual fluorescent liposomes are immobilized on a glass surface and imaged using confocal microscopy. Thus, I planned use of single liposomes and monitor parameters affecting the membrane binding of three different classes of molecules: first lipidated peptide derived from the NGTPase RAS (tN-RAS) for the study of the membrane shape in the peptide bond. Secondly, a dendrimer (PAMAM G6), to elucidate the role of hydrophobic and electrostatic interactions. Finally, a peptide derived from the membrane protein myristoyled alanine-rich C kinase substrate (MARCKS), to study how the individual pH of liposomes may regulate the recruitment of specific highly cationic peptide.