Caracterización fisico-química y micro heterogeneidad topográfica de capas mono moleculares de mielina

• Autores: Oliveira, Rafael Gustavo
• Año de publicación: 2002
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Maggio, Bruno; Cuadra, Gabriel Ricardo; Roth, German Alfredo; Solis, Velia Matilde
• Materia: Membranas; Mielina
• Institución: Universidad Nacional de Córdoba

Tesis (Dr. en Ciencias Químicas)--Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2002.
Fil.: Oliveira, Rafael Gustavo. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Biológica; Argentina.
Fil: Oliveira, Rafael Gustavo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina.
Las capas monomoleculares (monocapas) en la interfase aire-agua han sido ampliamente utilizadas para el estudio de propiedades moleculares de componentes de membranas puros y de sus mezclas simples. La principal ventaja de este sistema consiste en el control de diversas propiedades fisico-químicas como la composición, presión latera!, empaquetamiento molecular (área molecular), parámetros electrostáticos, etc. Por otro lado, se han llevado a cabo un reducido número de trabajos en monocapas formadas a partir de membranas naturales enteras. En este trabajo hemos caracterizado el comportamiento de superficie de capas monomoleculares preparadas a partir de membrana de mielina aislada de médula bovina. Estas monocapas pueden ser formadas a partir de mielina vesiculada de manera estable y en forma reproducible. Todos los lípidos y proteínas mayoritarios de mielina se encuentran presentes en la monocapa en proporciones relativas iguales a los de la membrana original. Las compresibilidades demuestran films líquido-expandidos sin transiciones de fase. Un punto de colapso bien marcado ocurre alrededor de 46-47 mN/m. A una presión lateral de 20 mN/m la isoterma de compresión de mielina total muestra un cambio de compresibilidad, asimismo, el potencial de superficie en función del área molecular muestra un cambio en su pendiente. El film muestra considerable histéresis, ya que estos cambios no se evidencian en la expansión posterior ni en la recompresión. Probablemente tales cambios se deban a la presencia de proteínas, ya que la fracción lipídica total no presenta variaciones bruscas de la compresibilidad a lo largo de la compresión. El comportamiento es consistente con una reorganización del material proteico a 20 mN/m. La monocapa formada a partir de la fracción lipídica muestra una caída en la diferencia de potencial de superficie normalizada por la densidad molecular a esta presión, por lo que la reorganización proteica podría originarse por reorientación de dipolos de la fracción lipídica (Oliveira et al., 1998). No se observa desplegamiento interfacial proteico, lo que indica un film particularmente estable. La presión de equilibrio de adsorción a partir de vesículas de mielina es igual a la de colapso de la monocapa, que corresponde al máximo empaquetamiento molecular, simultáneo a la formación de fases en equilibrio con la monocapa. Estas fases suelen ser multicapas, con lo que es tentador pensar que en forma espontánea este sistema tiende a 1 Resumen la generación de estructuras multicapa en la interfase. Atendiendo a la estructura particular de mielina (multicapas) esto podría estar en relación con la génesis y estabilidad termodinámica de esta membrana. En relación con lo anterior, hemos demostrado que mielina es la única biomembrana informada hasta el presente, carente de estado crítico unilamelar en el rango de temperaturas de 6-46 oc que cubre el rango fisiológico, como demuestra la constancia de la presión de equilibrio de adsorción. El resto de las membranas biológicas analizadas por otros autores muestran el estado crítico unilamelar coincidente con la temperatura de desarrollo. Ya que dicho estado crítico confiere estabilidad a la estructura de bicapa unilamelar frente a la multilamelar, podría pensarse que esto se encuentra en relación con la particular estructura de membrana autoasociada de mielina, sirviendo esto de base para clasificarla en términos termodinámicos como una membrana que tiende a adoptar espontáneamente el estado multilamelar. Por otro lado se implementaron dos técnicas microscópicas independientes para la observación de estos films. Tanto por microscopía de ángulo de Brewster como por epifluorescencia, se observó que las monocapas de mielina y de su fracción lipídica son microheterogéneas y presentan al menos dos fases coexistentes a lo largo de toda la isoterma de compresión. Ambas fases son líquidas como puede deducirse de la deformabilidad, la tensión de línea (análogo monodimensional de la tensión superficial), viscosidad y movimiento browniano de los dominios. De la partición de sondas lipídicas fluorescentes se deduce que una de las fases corresponde a una fase líquido expandida, mientras que la otra sería una fase enriquecida en colesterol. A baja presión ambas fases muestran dominios con bordes redondeados circulares (pequeños), elipsoides (medianos) y elongados (grandes). Se manifiesta cierto grado de organización a largo alcance debido a la repulsión dipolar, común en sistemas con alta anisotropía estructural como estas monocapas. El radio de equilibrio de los dominios es de alrededor de 50 im. Conforme la presión lateral aumenta, el film se torna progresivamente más viscoso, y se establece una geometría autosimilar (fractal) (Oliveira and Maggio, 2000). A fin de caracterizar la composición de cada una de las fases coexistentes se produjeron films de Langmuir-Blodgett a partir de la monocapa correspondiente a distintas presiones laterales. Con este propósito se formó una capa monomolecular de octadecilo covalentemente unida a vidrio, sirviendo este ensamble de soporte sólido.
Fil.: Oliveira, Rafael Gustavo. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Biológica; Argentina.
Fil: Oliveira, Rafael Gustavo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina.