Modeling the interplay between membrane lipids and GPCRs

Abstract

La composición lipídica de las membranas celulares determina en última instancia sus propiedades biofísicas, afectando así las dinámicas y organización de proteinas transmembrana claves como los receptores acoplados a proteínas G (GPCRs). El objetivo de esta tesis es avanzar en la comprensión y el alcance de la interacción entre lípidos de membrana y GPCRs. Para ello, hemos utilizado simulaciones de dinámicas moleculares para estudiar la complejidad de las membrana biológicas y su efecto en la organización de las GPCRs. Así, hemos desarrollado on marco computacional para analizar con detalle las simulaciones de bicapas lipídicas y de sistemas proteina-membrana. Además, combinando simulaciones computacionales y experimentos con células vivas, demostramos por primera vez que los lípidos de membrana poliinsaturados pueden modular la organización de las GPCRs. Estos resultados podrían abrir en el futuro nuevas puertas al tratamiento de enfermedades como la esquizofrenia o la enfermedad de Parkinson, donde se ha demostrado que las GPCRs juegan un papel vital.

The lipid composition of cell membranes ultimately determines their biophysical properties, thereby affecting the dynamics and organization of key transmembrane proteins like G protein-couple receptors (GPCRs). The aim of this thesis is to make a step forward towards a better understanding of the nature and extent of the interplay between membrane lipids and GPCRs. We have used molecular dynamics simulations to study the complexity of biological membranes and the effect of the membrane environment on the organization of GPCRs. Thus, we developed a computational framework to comprehensively analyze the properties of lipid bilayers and membrane--protein simulations. In addition, by combining computer simulations and experiments in living cells we demonstrate for the first time that membrane polyunsaturated lipids can modulate the organization of GPCRs. These findings could open new doors to the treatment of several conditions like schizophrenia or Parkinson's disease, where GPCRs have been shown to play an vital role.