Flippas

Las flippasas son proteínas transportadoras de lípidos transmembrana ubicadas en la membrana celular . Son responsables de facilitar el movimiento de moléculas de fosfolípidos entre las dos capas, o bicapas, que componen la membrana. Este proceso se denomina difusión transversal, también conocida como transición "flip-flop". Las flippasas transportan lípidos a la capa citosólica, generalmente desde la capa extracelular. Las floppas hacen lo contrario, transportando lípidos a la capa extracelular. Tanto las flippasas como las floppas se activan mediante la hidrólisis de ATP y son P4-ATPasas o transportadores de casete de unión a ATP . Las scramblasas son independientes de energía y transportan lípidos en ambas direcciones. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

En los organismos, la membrana celular consta de una bicapa de fosfolípidos. Las moléculas de fosfolípidos son móviles en la bicapa. Estos movimientos se clasifican en dos tipos: movimientos laterales y movimientos transversales (también llamados flip-flop). El primero es el movimiento lateral, donde el fosfolípido se mueve horizontalmente en el mismo lado de la membrana. El movimiento lateral es rápido, con una velocidad promedio de hasta 2  mm por segundo. ^{[ 4 ]} El movimiento transversal es el movimiento de la molécula de fosfolípido de un lado de la membrana al otro. El movimiento transversal sin la ayuda de enzimas es lento, ocurriendo una vez al mes. ^{[ 4 ]} Esto se debe a que los grupos de cabeza polar de la molécula de fosfolípido no pueden pasar fácilmente a través del centro hidrofóbico de la bicapa, lo que limita su difusión en esta dimensión.

Aunque el flip-flop es lento, este movimiento es necesario para continuar la función normal de crecimiento y movilidad de la célula. ^{[ 5 ]} La posibilidad de un mantenimiento activo de la distribución asimétrica de moléculas en la bicapa de fosfolípidos fue predicha a principios de la década de 1970 por Mark Bretscher . ^{[ 6 ]}  La asimetría lipídica tiene amplias implicaciones fisiológicas, desde la determinación de la forma celular hasta procesos de señalización críticos como la coagulación sanguínea y la apoptosis. ^{[ 7 ]} Muchas células mantienen distribuciones asimétricas de fosfolípidos entre sus capas de membrana citoplasmática y exoplasmática. La pérdida de asimetría, en particular la aparición del fosfolípido aniónico fosfatidilserina en la cara exoplasmática, puede servir como un indicador temprano de apoptosis ^{[ 8 ]} y como una señal para la eferocitosis . ^{[ 9 ]}

Los transportadores de lípidos transportan lípidos a través de las bicapas lipídicas. Existen tres clases principales de transportadores de lípidos:

1. Flippasa de tipo P
2. Floppasa ABC
3. Scramblases

Las flipasas de tipo P y las floppasas ABC son enzimas dependientes de energía que pueden crear asimetría lipídica y transportar lípidos específicos. Las scramblasas son enzimas independientes de energía que pueden disipar la asimetría lipídica y tienen una amplia especificidad lipídica. ^{[ 11 ]}

La flippasa de tipo P4 contiene un gran segmento transmembrana y dos subunidades principales, un dominio catalítico llamado subunidad alfa y un dominio accesorio llamado subunidad beta. ^{[ 5 ]} Los segmentos transmembrana contienen 10 hélices alfa transmembrana y este dominio junto con la subunidad beta juega un papel importante en la estabilidad, localización y reconocimiento del sustrato lipídico de la flippasa. ^{[ 5 ]} Las subunidades alfa incluyen los dominios A, P y N y cada uno de ellos corresponde a una función diferente de la flippasa. El dominio A es un segmento actuador de la flippasa que facilita la unión del fosfolípido a través del cambio conformacional del complejo, aunque no se une al fosfolípido en sí. El dominio P es responsable de la unión del fosfato, un producto de la hidrólisis del ATP. El siguiente dominio es el dominio N, cuya función es unirse al sustrato (ATP). ^{[ 5 ]} Finalmente, se ha identificado un dominio autorregulador C-terminal , cuya función difiere entre las flippasas de tipo P4 de levadura y de mamíferos. ^{[ 12 ]}

Para unirse a un lípido específico en la capa externa de la membrana, la flippasa de tipo P4 necesita ser fosforilada por ATP en su dominio P. Tras la hidrólisis del ATP y la fosforilación , las flippasas de tipo P4 experimentan un cambio conformacional de E1 a E2 (E1 y E2 representan diferentes conformaciones de las flippasas). ^{[ 5 ]} La unión de un fosfolípido induce un cambio conformacional adicional, dando como resultado la conformación E2Pi.PL. ^{[ 12 ]} La flippasa en su conformación E2 puede entonces desfosforilarse en su dominio P, permitiendo que el lípido sea transportado a la capa interna de la membrana, donde se difunde lejos de la flippasa. A medida que el fosfolípido se disocia del complejo, se produce un cambio conformacional en la flippasa de E2 a E1, preparándola para el siguiente ciclo de transporte de lípidos. ^{[ 5 ]}

El dominio A se une al dominio N después de que este libera ADP. El dominio A puede unirse al dominio N mediante un motivo de cuatro aminoácidos TGES cuando el dominio P está fosforilado. La liberación de ADP del dominio N hace que el complejo pase del estado E1P-ADP al estado E2P, que podría estabilizarse aún más mediante la unión del dominio regulador C-terminal. La unión de un fosfolípido a los dos primeros segmentos transmembrana induce un cambio conformacional que rota el dominio A hacia afuera 22 grados, permitiendo la desfosforilación del dominio P. La desfosforilación del dominio P está acoplada energéticamente a la translocación de la cabeza polar del fosfolípido a través de las monocapas de la membrana. ^{[ 12 ]}

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