Determinación de la configuración y grado de hidratación de los grupos C=O de fosfolípidos por Raman

Abstract

Introducción: Existen fuertes controversias respecto a las asignaciones de las vibraciones de los grupos C=O de membranas lipídicas. La mayoría de los autores reportan la presencia de dos bandas entre 1710 y 1750 cm-1, ya sea por observación directa o debido al producto de deconvoluciones de una única banda ancha (1). La discusión se centra en si estas dos componentes se deben a las conformaciones que adoptan las cadenas acílicas sn1 y sn2 o a poblaciones de grupos C=O hidratados y no hidratados. Resolver esta cuestión significa realizar una interpretación correcta de la información estructural y dinámica que brindan las señales asociadas a grupos localizados en la región hidrofílica de las bicapas, a partir de la cual se logrará un entendimiento de los efectos y de las interacciones que se establecen por el agregado de biomoléculas a la membrana lipídica.Objetivos: Dilucidar el comportamiento de los grupos carbonilo de las membranas lipídicas en distintos estados en base a la evidencia experimental que brinda la espectroscopia Raman. Realizar el análisis de los espectros con el respaldo de una estrategia de estudio que combina simulaciones de dinámica molecular de una bicapa lipídica hidratada con cálculos químico-cuánticos de optimización de estructura y predicción de números de ondas vibracionales de grupos C=O, tanto aislados como asociados con moléculas de agua. Contribuir al conocimiento de las alteraciones y transiciones que afectan íntegramente a la membrana lipídica. Resultados: Los espectros Raman de muestras de lípidos de DLPC y DPPC en distintos estados evidencian bandas de estiramiento C=O con un perfil complejo que sugiere la presencia de diversas poblaciones de grupos carbonilo según la conformación local y el grado de asociación por puente hidrógeno. Cada componente experimenta transiciones a medida que se cambia la temperatura del sistema o el medio en el que se encuentran los lípidos. Espectros Raman de lípidos a temperaturas entre 20°C y 70°C, así como suspensiones acuosas o en medio clorofórmico, permiten relacionar las componentes a menores números de ondas (~1723, ~1714 cm-1) con poblaciones de C=O hidratados, mientras que las componentes a ~1745, ~1734 cm-1 se pueden relacionar con grupos no asociados con moléculas de agua. Los números de ondas calculados para las distintas conformaciones y los grados de asociación se correlacionan con cambios en las intensidades relativas observadas experimentalmente. Así, el desprendimiento de moléculas de agua de la región interfacial se manifiesta por un estrechamiento de la banda correspondiente y por la desaparición de las componentes a bajos números de onda, a la vez que se puede apreciar una mayor libertad conformacional de los grupos C=O a medida que aumenta el desorden entre los lípidos.