Los investigadores Luis Carlos Pardo, de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) y Sebastian Busch, Christoph Smuda y Tobias Unruh, de la Technische Universität München, firman un artículo en la revista científica Journal of the American Chemical Society, lo que demuestra que las moléculas de la membrana celular se mueven como la corriente de un río y no de forma caótica como se pensaba hasta ahora. El artículo, publicado el 17 de febrero, se titula Molecular Mechanism of Long-Range Diffusion in phospholipid Membranas Studied by Quasielastic Neutron Scattering.
El descubrimiento, que se ha realizado mediante técnicas de espectroscopia de neutrones, tiene una gran importancia en la regeneración de las membranas celulares y los mecanismos biológicos en los que intervienen proteínas de membrana, y se puede aplicar en el desarrollo de nuevos medicamentos.
El cuerpo humano está formado por células, la piel de las cuales está construida a partir de una membrana que tiene unas propiedades especiales, llamada membrana fosfolipídica. Esta membrana está integrada por moléculas anfipáticas, es decir, que tienen la capacidad de repeler el agua y también de absorberla. Esta propiedad hace que ellas mismas se autorganicen para formar las paredes celulares. Es como si lanzáramos ladrillos al agua y éstos se pudieran mover hasta formar las paredes de una casa. Pero, además, la membrana tiene la sorprendente capacidad de autoregenerarse: "Aunque las moléculas que forman la membrana son, en términos relativos, gigantes -explica Luis Carlos Pardo, investigador del Grupo de Caracterización de Materiales del Departamento de Física e Ingeniería Nuclear de la UPC- increíblemente, se pueden mover y esta movilidad es, precisamente, la responsable del proceso de autoreparación". "Es -aclara Luis Carlos Pardo- como si los ladrillos de una casa fueran móviles, de modo que si se rompe una pared, los mismos ladrillos la pueden recomponer de nuevo".
En este sentido, el equipo de investigadores ha ideado un nuevo método de análisis bayesiano (Fitting Algorithm for Bayesian Analysis of Data, fabada), a través del cual se ha descubierto que la imagen que se tenía de cómo se movían estas moléculas en las membranas -de una forma caótica llamada difusión- no es cierta. Más bien forman corrientes que recorren las membranas celulares, de manera análoga a como lo haría un río. "Esto implica que su movilidad a pequeña escala es mayor de lo que se pensaba hasta ahora", dice el profesor Pardo, que también forma parte del equipo del Centre de Recerca en Nanoenginyeria de la UPC inaugurado recientemente.
El conocimiento de la dinámica de la membrana fosfolipídica de las células es un campo muy interesante de la investigación, no sólo por la presencia masiva de la membrana al cuerpo humano, -en el que tiene una extensión de kilómetros cuadrados-, sino porque los descubrimientos asociados a esta membrana se pueden aplicar en la encapsulación nanométrico de medicamentos.
Una membrana fantástica pero difícil de conocer
La membrana celular ha sido una gran desconocida hasta hace poco más de una década, cuando el desarrollo de técnicas nanométricas de estudio han permitido conocer más detalles sobre su estructura. Sin embargo, la dinámica de su movimiento seguía siendo un misterio que ha comenzado a desvanecerse de la mano de la espectrometría de neutrones, una técnica por la que el físico canadiense Bertram Brockhouse recibió el Nobel en 2004 y que permite que, a través del uso de un haz de neutrones, conozcamos las propiedades de la dinámica y la estructura de los materiales.
Se puede ver una simulación del proceso en este video colgado en YouTube.