DECIMO REPORTE DE ARTICULO CIENTIFICO

Efectos de la congelación en las membranas y proteínas en las células tumorales de próstata LNCaP

Espectroscopía infrarroja (FTIR) y criomicroscopía se utiliza para definir el proceso de daño celular durante la congelación de las células tumorales de próstata LNCaP, a nivel molecular. Partes de la célula fueron monitoreados durante el enfriamiento a 2 ° C / min, mientras que la temperatura de nucleación de hielo se varió entre -3 y -10 ° C. Se demuestra que las células tienden a deshidratar precipitadamente después de nucleación menos la formación de hielo intracelular produce. La incidencia prevista de la formación de hielo intracelular aumenta rápidamente en las temperaturas de nucleación de hielo por debajo de -4 ° C y presenta una célula de supervivencia óptima a una temperatura de nucleación de -6 ° C. La temperatura de nucleación de hielo se encontró que tenía un gran efecto sobre el comportamiento de las fases de la membrana de las células. El inicio del líquido cristalino a gel de transición de fase coincidió con la temperatura de nucleación de hielo. Además, la nucleación a -3 ° C dio lugar a una transición de fase mucho más cooperativo y un trastorno concomitante menor residual de conformación de las membranas en el estado de congelación en comparación con las muestras que nucleadas a -10 ° C. Estas observaciones se explican por el efecto de la temperatura de nucleación de la magnitud de la deshidratación celular y la formación de hielo intracelular. análisis de Amida-III banda reveló que las proteínas son relativamente estables durante la congelación y que la desnaturalización de proteínas inducida por el calor coincide con una disminución abrupta en las estructuras α-helicoidal y un aumento concomitante en las estructuras de la hoja β-a partir de una temperatura inicial de aproximadamente 48 ° C.

La criocirugía se está convirtiendo en una terapia establecida para el cáncer de próstata. Los mecanismos generales de la lesión durante la criocirugía incluyen típicamente una lesión directa a las células cancerosas por el caso de congelación, así como eventos interviene el huésped tales como lesiones vasculares y efectos inmunológicos, que ocurren después de la descongelación. Uno de los factores que determinan el tipo de daño durante la congelación es la velocidad de enfriamiento. A altas velocidades de enfriamiento, la formación de hielo intracelular es el principal responsable de la destrucción de las células. Por el contrario, en velocidades de enfriamiento lento, donde predomina la deshidratación, lesiones osmótica debido a los efectos de daño soluto causas. Durante el enfriamiento lento, se forma hielo fuera de la célula antes de la propagación en el interior de la célula. Tan pronto como se forma el hielo fuera de una célula en una solución, la deshidrata la célula, y biomoléculas endógenas son expuestos a altas concentraciones de solutos. Congelación rápida, por el contrario, los resultados en la formación de hielo intracelular letal. El mecanismo por el cual los daños de hielo intracelular las células no está del todo claro, pero se ha sugerido que las células no mueren durante el evento de congelación en sí, pero durante la descongelación. Un determinante importante de la otra formación de hielo intracelular es la temperatura de nucleación de formación de hielo en el espacio extracelular. Los estudios cinéticos del modelo han demostrado que cuanto menor sea la temperatura de nucleación, mayor es la incidencia de formación de hielo intracelular.

A nivel molecular, la congelación afecta a los lípidos de membrana, proteínas y ácidos nucleicos, cambiando las interacciones hidrofóbicas e hidrofílicas determinar la estructura y función. Está bien establecido que el enfriamiento altera el estado físico de los lípidos, alterando así la organización de lípidos y la fluidez. Las membranas biológicas a menudo muestran un cristalino líquido a gel de transición de fase durante el enfriamiento y viceversa, durante el recalentamiento. Las consecuencias de las transiciones de fase como se cree que incluyen aumento de la permeabilidad de membrana y separación de la fase lateral de componentes de la membrana. Proteínas intracelulares pueden sufrir alteraciones estructurales irreversibles con la congelación, debido a la exposición a la concentración de solutos de alto.

Una de las pocas técnicas adecuadas para estudiar los cambios inducidos por la congelación en la estructura y conformación de las biomoléculas celulares es espectroscopía infrarroja (FTIR). El CH2 vibración de alargamiento de los lípidos, por ejemplo, se ha utilizado para detectar las transiciones de fase en los lípidos, las membranas biológicas aisladas y en las células enteras. La amida I, II, y las bandas-III, derivados de las vibraciones de la columna de la proteína, han sido ampliamente utilizados para determinar la estructura secundaria de proteínas aisladas, y son diagnósticos de la estructura de la proteína total de secundaria de las células y tejidos. La mayoría de los estudios de FTIR se basan en la banda de amida I para el análisis de la estructura secundaria de proteínas. Estudios recientes, sin embargo, han implicado la banda amida-III para el análisis de proteínas FTIR, debido a los diferentes tipos de estructura secundaria están mejor resueltas.

En este trabajo, FTIR se utilizó para estudiar los cambios en el comportamiento de la membrana lipídica y la fase de estructura secundaria de proteínas en general durante la congelación de las células tumorales de próstata LNCaP. Las muestras se nuclea en temperaturas que oscilan entre -3 ° C a -10 ° C. Se demuestra que la temperatura a la cual el hielo se forma en el sistema afecta el comportamiento de fase de la membrana de las células. Esto se explica en términos de la deshidratación celular y la formación de hielo intracelular, que tanto dependen críticamente de la temperatura de nucleación. Las proteínas se encuentran relativamente estables durante la congelación.

Bibliografia:

Effects of freezing on membranes and proteins in LNCaP prostate tumor cell. Biochimica et biophysica acta 1768. Willem F. Wolkers, Saravana K. Received 11 October 2006.