Els investigadors Luis Carlos Pardo, de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) i Sebastian Busch, Christoph Smuda i Tobias Unruh, de la Technische Universität München, signen un article a la revista científica Journal of the American Chemical Society, en el que demostren que les molècules de la membrana cel·lular es mouen com la corrent d’un riu i no de manera caòtica tal i com es pensava fins ara. L’article, publicat el 17 de febrer, es titula Molecular Mechanism of Long-Range Diffusion in Phospholipid Membranes Studied by Quasielastic Neutron Scattering.
El descobriment, que s'ha fet mitjançant tècniques d'espectroscopia de neutrons, té una gran importància en la regeneració de les membranes cel·lulars i els mecanismes biològics en què intervenen proteïnes de membrana, i es pot aplicar en el desenvolupament de nous medicaments.
El cos humà està format per cèl·lules, la pell de les quals està construïda a partir d’una membrana que té unes propietats especials, anomenada membrana fosfolipídica. Aquesta membrana està integrada per molècules anfipàtiques, és a dir, que tenen la capacitat tant de repel·lir l’aigua, com d’absorbir-la. Aquesta propietat fa que elles mateixes s’autoorganitzin per formar les parets cel·lulars. És com si llencéssim maons a l’aigua i aquests es poguessin moure fins formar les parets d’una casa. Però, a més, la membrana té la sorprenent capacitat d’autoregenerar-se: “Tot i que les molècules que formen la membrana són, en termes relatius, gegants —explica Luis Carlos Pardo, investigador del Grup de Caracterització de Materials del Departament de Física i Enginyeria Nuclear de la UPC— increïblement, es poden moure i aquesta mobilitat és, precisament, la responsable del procés d’autoreparació”. “És —aclara Luis Carlos Pardo— com si els totxos d'una casa fossin mòbils, de manera que si es trenca una paret, els mateixos totxos la poden recompondre de nou”.
En aquest sentit, l’equip d’investigadors ha ideat un nou mètode d’anàlisi bayesià (Fitting Algorithm for Bayesian Analysis of Data, FABADA), a través del qual s’ha descobert que la imatge que es tenia de com es movien aquestes molècules a les membranes —d'una forma caòtica anomenada difusió— no és certa. Mes aviat formen corrents que recorren les membranes cel·lulars, de manera anàloga a com ho faria un riu. “Això implica que la seva mobilitat a petita escala és més gran del que es pensava fins ara”, diu el professor Pardo, que forma part també de l’equip del Centre de Recerca en Nanoenginyeria de la UPC inaugurat recentment.
El coneixement de la dinàmica de la membrana fosfolipídica de les cèl·lules és un camp molt interessant de la recerca, no només per la presència massiva de la membrana al cos humà, —en el qual té una extensió de quilòmetres quadrats—, sinó perquè els descobriments associats a aquesta membrana es poden aplicar en l’encapsulament nanomètric de medicaments.
Una membrana fantàstica però difícil de conèixer
La membrana cel·lular ha estat una gran desconeguda fins fa poc més d’una dècada, quan el desenvolupament de tècniques nanomètriques d’estudi han permès conèixer més detalls sobre la seva estructura. Tot i això, la dinàmica del seu moviment continuava sent un misteri que ha començat a esvair-se de la mà de l’espectrometria de neutrons, una tècnica per la qual el físic canadenc Bertram Brockhouse va rebre el Nobel el 2004 i que permet que, a través de l’ús d’un feix de neutrons, coneguem les propietats de la dinàmica i l’estructura dels materials.
Es pot veure una simulació del procés en aquest vídeo penjat a YouTube.