Las flipasas son proteínas transportadoras de lípidos transmembrana ubicadas en la membrana celular . Son responsables de ayudar al movimiento de las moléculas de fosfolípidos entre las dos capas, o folíolos, que componen la membrana (difusión transversal, también conocida como transición "flip-flop"). Las flipasas mueven los lípidos a la capa citosólica, generalmente desde la capa extracelular. Las floppasas hacen lo contrario, moviendo los lípidos a la capa extracelular. Tanto las flipasas como las floppasas se alimentan de la hidrólisis de ATP y son P4-ATPasas o transportadores de casete de unión a ATP . Las scramblasas son independientes de la energía y transportan lípidos en ambas direcciones. [1] [2] [3]
En los organismos, la membrana celular consta de una bicapa de fosfolípidos. En la bicapa, la molécula de fosfolípido es móvil. 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 muy 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 es muy lento y, sin la ayuda de enzimas, puede ocurrir incluso una vez al mes. [4] La razón es 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 con su función normal de crecimiento y movilidad. [5] La posibilidad de mantenimiento activo de una distribución asimétrica de moléculas en la bicapa de fosfolípidos fue predicha a principios de la década de 1970 por Mark Bretscher . [6] Se ha demostrado que la asimetría molecular de la membrana está relacionada con las amplias implicaciones fisiológicas de la asimetría lipídica, 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 folíolos de membrana citoplasmáticos y exoplásmicos. La pérdida de asimetría, en particular la aparición del fosfolípido aniónico fosfatidilserina en la cara exoplásmica, puede servir como un indicador temprano de apoptosis [8] y como una señal para la eferocitosis . [9]
Los transportadores de lípidos transportan o hacen girar los lípidos a través de las bicapas. Existen tres clases principales de transportadores de lípidos:
La flipasa de tipo P y la flipasa ABC son enzimas dependientes de energía (ATP) que pueden crear asimetría lipídica y transportar lípidos específicos. Las escramblasas son enzimas independientes de energía que pueden disipar la asimetría lipídica y tienen una amplia especificidad lipídica. [11] Las flipasas pertenecen a la flipasa de tipo P [10] y mueven lípidos desde la cara exoplásmica a la citosólica. [11]
La flipasa 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 desempeñan un papel importante en la estabilidad, localización y reconocimiento del sustrato (lípido) de la flipasa. [5] Las subunidades alfa incluyen los dominios A, P y N y cada uno de ellos corresponde a una función diferente de la flipasa. El dominio A es un segmento actuador de la flipasa que facilita la unión de fosfolípidos 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, cuyo trabajo es unirse al sustrato (ATP). [5] Finalmente, se ha identificado un dominio autorregulador C-terminal, cuya función difiere entre las flipasas de tipo P4 de levadura y mamíferos. [12]
Para unirse a un lípido específico en la capa externa de la membrana, la flipasa de tipo P4 necesita ser fosforilada por ATP en su dominio P. Después de la hidrólisis y fosforilación del ATP, las flipasas de tipo P4 experimentan un cambio conformacional de E1 a E2 (E1 y E2 representan diferentes conformaciones de flipasas). [5] Un cambio conformacional adicional es inducido por la unión de un fosfolípido, lo que resulta en la conformación E2Pi.PL. [12] La flipasa en su conformación E2 puede luego ser desfosforilada en su dominio P, lo que permite que el lípido sea transportado a la capa interna de la membrana, donde se difunde lejos de la flipasa. A medida que el fosfolípido se disocia del complejo, se produce un cambio conformacional en la flipasa 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 libere 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 hace girar el dominio A hacia afuera 22 grados, lo que permite 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 láminas de la membrana. [12]