Difusió d'aminoàcids en cèl·lules vives intervinguda per un transportador sintètic

El transport d'aminoàcids i altres molècules a través de la membrana cel·lular té un paper crucial en el metabolisme de les cèl·lules i, per tant, en la salut humana. La investigació actual suggereix que el càncer, la fibrosi quística, les aminoacidúries i les malalties neurodegeneratives poden provenir o veure's afectades per un transport d'aminoàcids absent o defectuós en la membrana cel·lular. Investigadors del grup de Pau Ballester a l'ICIQ i el laboratori de Transportadors d'Aminoàcids i Malaltia de l'IRB Barcelona, que lidera Manuel Palacín, acaben de publicar un article a la revista Chem en el qual demostren com un calix [4] pirrol cavitand sintètic pot transportar aminoàcids a través de la membrana lipídica en liposomes i cèl·lules, la qual cosa ens acosta a futures teràpies.

Gràcies al Projecte BIST Ignite CALIX4TRANS, els científics han pogut avaluar les propietats d'un calix [4] pirrol cavitand (una molècula en forma de recipient) en el transport de l'aminoàcid prolina a través de les membranes cel·lulars i de liposomes. "El projecte BIST Ignite ens ha permès combinar la investigació fonamental realitzada en el nostre laboratori, centrada en la síntesi de molècules i l'estudi de les seves interaccions, amb la investigació més aplicada que es porta a terme en el grup de Palacín en l'àrea dels transportadors d'aminoàcids i les malalties. Al meu entendre, la recerca aplicada ha d'anar de la mà de la investigació bàsica per a una millor comprensió i avanç de la ciència. En aquest cas, adquirir coneixements sobre els portadors sintètics amb l'objectiu d'aplicar-los en un futur a mode d'eina terapèutica per a persones amb malalties dependents de prolina, com alguns càncers i hiperprolinèmies hereditàries", explica Gemma Aragay, coordinadora científica del grup de Pau Ballester a l'ICIQ.

Els científics van incorporar el cavitand en la membrana dels liposomes. Van observar un augment 30 vegades superior a l'activitat de transport de L-prolina en comparació amb la difusió passiva de l'aminoàcid cap a l'interior dels liposomes "regulars", així com la selectivitat del cavitand per la L-prolina sobre altres aminoàcids. "La L-prolina és un substrat adequat per al calix[4]pirrol cavitand a causa de la complementarietat entre la mida, la forma i els grups funcionals del cavitand amb els de l'aminoàcid", explica Aragay.

Per estudiar l'impacte del cavitand sobre el transport de prolina en cèl·lules vives, els científics van incubar vesícules sintètiques infoses amb calix[4]pirrol en cèl·lules cultivades HeLa per incorporar el cavitand en les seves membranes. Els resultats obtinguts en les cèl·lules revelen que la presència del cavitand augmenta la difusió de la prolina a concentracions elevades d'aminoàcids extracel·lulars, encara que representa un augment moderat si es compara amb el transport ja realitzat per les proteïnes de les cèl·lules.

Per prometedors que siguin els resultats, "necessitem estudiar més a fons l'estructura molecular del complex cavitand-aminoàcid per augmentar l'activitat de transport si volem aplicar calix [4] pirrols com a eines terapèutiques", explica Pau Ballester, cap del grup de l'ICIQ i Professor ICREA.

"Amb aquest treball esperem impulsar el desenvolupament de portadors artificials per tractar de manera eficaç les malalties del metabolisme dels aminoàcids", conclou Manuel Palacín, responsable de laboratori de Transportadors d'Aminoàcids i Malalties de l'IRB Barcelona, cap de grup al CIBER de Malalties Rares i Catedràtic de la Universitat de Barcelona.

Article de referència:
Facilitated Diffusion of Proline across Membranes of Liposomes and Living Cells by a Calix[4]pyrrole Cavitand
Luis Martínez-Crespo, Jia Liang Sun-Wang, Andres Felipe Sierra, Gemma Aragay, Ekaitz Errasti-Murugarren, Paola Bartoccioni, Manuel Palacín, P. Ballester
Chem, 2020 (DOI: 10.1016/j.chempr.2020.08.018).