Gonzalez, Miguel A.Bresme, Fernando2025-01-292025-01-292020-06-10Gonzalez, M. A., & Bresme, F. (2020). Membrane–Ion Interactions Modify the Lipid Flip-Flop Dynamics of Biological Membranes: A Molecular Dynamics Study. The Journal of Physical Chemistry B, 124(25), 5156–5162. 10.1021/acs.jpcb.0c040591520-6106https://hdl.handle.net/10115/67097Este estudio analiza cómo las interacciones entre membranas y iones afectan las dinámicas de flip-flop lipídico en membranas biológicas, empleando simulaciones de dinámica molecular. La distribución asimétrica de lípidos en las membranas celulares, esencial para procesos metabólicos y funciones proteicas, puede mantenerse activamente por proteínas o de forma pasiva mediante flip-flop espontáneo, que implica la formación de poros transitorios. Este trabajo se centra en cómo los cationes monovalentes (Na⁺, K⁺), divalentes (Ca²⁺, Mg²⁺) y trivalentes (Yb³⁺) modifican las tasas de flip-flop. Los resultados muestran que la valencia iónica tiene un impacto crítico: los cationes monovalentes permiten flip-flop en minutos, mientras que los divalentes lo extienden a horas y los trivalentes a días. Esto se debe al incremento en la energía de activación del flip-flop a medida que aumenta la carga del catión, correlacionado con la adsorción de iones en los grupos cabeza de los lípidos. Los cationes más cargados generan mayores separaciones de carga y condensación lipídica, lo que refuerza la estabilidad de la membrana y reduce las tasas de flip-flop. Además, las simulaciones confirman que los poros transitorios, necesarios para el flip-flop, se forman más lentamente en presencia de cationes multivalentes debido a sus interacciones más fuertes con los fosfatos lipídicos. Estos hallazgos destacan cómo la composición iónica del entorno puede influir en la dinámica lipídica y proporcionar insights para experimentos en membranas modelo y sistemas biológicos más complejos. Asimismo, los resultados son relevantes para estudios experimentales que emplean iones como Yb³⁺ para investigar las propiedades dinámicas de lípidos en membranas. Finalmente, se sugiere explorar membranas asimétricas y multicomponentes para comprender mejor cómo la composición lipídica y las interacciones con iones influyen en la dinámica de flip-flop y en otras funciones celulares.La distribución asimétrica de lípidos en la membrana celular se mantiene gracias a transportadores proteicos y, en su ausencia, mediante el flip-flop espontáneo, un proceso que implica la formación de poros transitorios en la membrana. Este fenómeno es clave, ya que la composición lipídica de la membrana regula el metabolismo celular al modular la función de proteínas transmembrana. Las membranas están en contacto directo con soluciones acuosas que contienen iones, los cuales interactúan con los grupos cabeza de los lípidos o atraviesan la membrana a través de canales. Sin embargo, el efecto de los iones sobre las tasas de flip-flop no estaba claro. Este estudio demuestra que la valencia de los cationes influye significativamente en las tasas de flip-flop: con cationes monovalentes (Na⁺, K⁺), el proceso ocurre en minutos; con cationes divalentes (Mg²⁺, Ca²⁺), en horas; y con cationes trivalentes (Yb³⁺), se ralentiza drásticamente, llegando a tardar días. Estos hallazgos destacan cómo la interacción entre los iones y la membrana afecta la estabilidad lipídica y podría tener implicaciones importantes para el metabolismo celular y la funcionalidad de las membranas biológicas.enMembrana lipídicaSimulaciñón MolecularBiofísicaflip-flopArticle10.1021/acs.jpcb.0c04059info:eu-repo/semantics/closedAccess