Ruolo e importanza dei lipid rafts nella membrana cellulare

Struttura e funzione dei lipid rafts

I lipid rafts sono zone (domini) della membrana arricchite di colesterolo e glicosfingolipidi, i quali sono dotati di lunghe catene idrocarburiche sature che consentono un impacchettamento stretto. Questi domini oltre ad avere uno spessore maggiore, sono caratterizzati dalla presenza di proteine con ancora GPI, proteine transmembrana con domini abbastanza lunghi e proteine recettori tirosin kinasi. Le proteine presenti nei rafts si associano in omodimeri ed eterodimeri. La formazione di questi rafts è guidata dalle interazioni idrofobiche tra le code dei glicolipidi e dalle interazioni tra proteine che aiutano a stabilizzare il rafts. Solitamente questi domini sono di dimensioni molto ridotte, ma in presenza di specifici segnali possono raggrupparsi per formare zattere più grandi, guidati anche dall’azione del citoscheletro sottostante al quale sono legate. Il citoscheletro crea una sorta di recinti al di sotto della membrana che limitano la dinamicità della membrana e consentono la formazione di compartimenti come i rafts. Sebbene la fluidità all’interno dei rafts sia limitata, essi sono in grado di spostarsi nella membrana come zattere.

Ruolo dei rafts nella cellula

Questi domini hanno la funzione di mantenere separate molecole che non devono interagire, ma allo stesso tempo, conservandole al loro interno, tengono vicine proteine che devono interagire tra loro. Infatti rappresentano un meccanismo efficace per organizzare proteine che collaborano tra loro, in modo da consentire alla cellula di reagire più velocemente agli stimoli esterni.
I microdomini hanno varie funzioni:

1) Smistamento di proteine: le proteine specifiche di questi domini, come abbiamo detto, si associano. Associandosi, consentono la gemmazione di vescicole di trasporto che smistano le proteine.

2) Folding delle proteine: i rafts possono influenzare il ripiegamento delle proteine causando malattie. Ad esempio: la proteina prionica cellulare PrP C si trova normalmente nei rafts. Quando nella cellula entra l’isoforma patologica PrP{Sc}, il lipid raft, che è come un recinto, facilita l’incontro tra le due proteine. In questo modo tutte le PrP C si prenderanno la forma patologica.

3) Endocitosi: i vari microdomini possono associarsi per creare vescicole. Per questo motivo, questi domini sono bersaglio di virus e batteri, che approfittano per essere endocitati all’interno della cellula.

I rafts visti finora sono planari, ma ci sono alcuni tipi a forma di fiasco: le caveole.

Signaling e trasduzione nei rafts

4) Signaling e trasduzione: I raft fungono da piattaforme funzionali che mantengono nello stesso micro-dominio le proteine che devono interagire, garantendo efficienza, accuratezza e coordinazione del segnale. Un meccanismo chiave è il Raft Clustering: in stato di riposo, recettori ed enzimi possono essere separati, ma il legame con l'antigene (o ligando) provoca la fusione dei domini, innescando la cascata di trasduzione. Successivamente, il complesso può essere rimosso dalla superficie tramite endocitosi.

Importanza delle caveole

Nell’ambito del signaling sono importanti le caveole: microdomini più stabili, che hanno una forma già invaginata. Sono lipid rafts “corazzati” dalla caveolina che si lega al colesterolo, la quale dà la forma tipica alle caveole. Queste caveole fungono da piattaforme di segnalazione, poiché concentrano recettori e proteine di signaling nella stessa zona e permettendo risposte cellulari rapide agli stimoli esterni. Quando le caveole si staccano dalla membrana e formano vescicole caveolari, si fondono e formano il caveosoma.

Ruolo nei desmosomi ed emidesmosomi

5) Funzione nei desmosomi: i desmosomi sono giunzioni cellula-cellula dell’epidermide. La proteina che consente il collegamento tra le cellule e la desmogleina, la quale si trova nei lipid rafts. Una mutazione della desmogleina non le consente di riuscire a legarsi nei lipid rafts. Di conseguenza, non si avrà la giunzione tra le cellule, portando alla dermatite atopica severa, patologie in cui lo strato cutaneo è compromesso.

6) Funzione negli emidesmosomi: gli emidesmosomi sono strutture di adesione tra cellule e lamina basale, garantendo la resistenza meccanica della cute e fornendo stimolo di sopravvivenza. La proteina principale negli emidesmosomi è il collagene 17, il quale si colloca nei lipid rafts. Solitamente nei lipid rafts c’è anche l’enzima TACE, che effettua un taglio proteolitico sul collagene 17, consentendo il turn-over della proteina. Quando i lipid rafts non sono correttamente organizzati, la giunzione non funziona correttamente e si ha l’epidermolisi bollosa.