Efecto de los lípidos de membrana en la regulación espacio-temporal del receptor de quimioquinas CXCR4: consecuencias funcionales

Abstract

Tesis Doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Biología Molecular. Fecha de Lectura: 26-09-2024Esta Tesis tiene embargado el acceso al texto completo hasta el 26-03-2026CXCR4 es un receptor de quimioquinas perteneciente a la clase A de la familia de proteínas con siete dominios transmembrana acopladas a proteínas G (GPCR). Está embebido e n la membrana plasmática celular donde es activado por su ligando específico CXCL12, y así participa en un amplio abanico de eventos fisiopatológicos como organogénesis, respuesta inmunológica, tumorogénesis y metástasis tumoral o infección por VIH-1, entre otras. Desregulaciones en el funcionamiento de este receptor o de su dinámica en la membrana celular, pueden culminar en alteraciones funcionales asociadas a procesos p atológicos como por ejemplo síndromes de inmunodeflciencia o enfermedades autoinmunes. Los esflngolípidos, las ceramidas y el colesterol son componentes integrales de las membranas celulares, que además de definir la integridad de la membrana, también modulan su fluidez y por lo tanto regulan la dinámica de los receptores embebidos y potencialmente su función. En este trabajo, combinamos ensayos bioquímicos y funcionales con técnicas biofísicas y de microscopía óptica avanzada (TIRF-M) para estudiar el comportamiento de partículas individuales de CXCR4 y su dinámica en la membrana plasmática y cómo esos parámetros se ven afectados por variaciones de la composición lipídica de la membrana. El tratamiento prolongado de células T con Esfingomielinasa Bacteriana (bSMasa) promovió la descomposición completa y sostenida de las esflngomielinas que forman la membrana celular y la acumulación de las ceramidas correspondientes, lo que alteró tanto l a fluidez de la membrana como la oligomerización y dinámica de CXCR4 en presencia de CXCL12. Aunque CXCR4 conservó cierta actividad funcional al ser activado por CXCL12, no pudo dirigir el movimiento celular a favor de gradiente. La depleción de colesterol de membrana mediante el empleo de Colesterol Oxidasa (CoAsa) también aumentó la fluidez de la membrana, pero en este caso no afectó a la oligomerización y dinámica de CXCR4 promovida por CXCL12. En estas condiciones, CXCR4 potenció la adhesión mediada por LFA-1 a su sustrato y las células tampoco fueron capaces de orientarse a favor del gradiente quimiotáctico. Nuestros datos subrayan un papel crítico de la composición lipídica de la membrana celular para regular la localización espacio-temporal de CXCR4, su dinámica y su función celular. Variaciones en la composición lipídica de las membranas pueden convertirse en dianas terapéuticas útiles ya que afecta directamente a la capacidad de la célula de responder a los gradientes quimioatrayente