Un criterio para determinar el estado estacionario de una membrana lipidica durante una simulacion por Dinamica Molecular

PORASSO, RODOLFO D.; LÓPEZ CASCALES, JOSÉ J.

Montevideo

Congreso; II Reunión conjunta SUF-AFA; 2011

Sociedad Uruguaya de Fisica y Asociacion Fisica Argentina

Durante las ultimas decadas, diferentes tecnicas computacionales han surgido en distintos campos de la ciencia, siendo algunas de ellas implementadas y utilizadas por un gran numero de cientificos de todo el mundo. Entre dichas tecnicas, la simulacion por Dinamica Molecular (DM) se ha convertido en una tecnica  computacional muy popular, la cual es ampliamente utilizada para obtener informacion, con detalle atomico, de las propiedades estaticas y dinamicas de diferentes sistemas correspondientes al campo de la biologia, de la fisica y/o de la quimica. En este sentido, un aspecto critico que debe ser identificado en todas las simulaciones por DM se relaciona con el tiempo de equilibracion necesario para lograr un estado estacionario. Este punto es crucial para evitar artilugios de simulacion los que podrian conducir a conclusiones equivocas. En la actualidad, con el incremento de la potencia de calculo computacional accesibles a los distintos grupos de investigacion, trayectorias de simulacion mucho mas extensas son llevadas a cabo para obtener informacion mas fiable sobre los sistemas bajo estudio, con el fin de acercarse mas y mas a la escala de tiempo de los fenomenos experimentales. Sin embargo, y aunque este hecho es absolutamente deseable sin ninguna objecion, es necesario determinar un criterio que permita saber cuando un sistema esta equilibrado con el fin de evitar perdida de costoso tiempo de simulacion y asi optimizar la longitud de las trayectorias simuladas.Con el objetivo de estimar el tiempo de simulacion necesario para lograr un estado estacionario para una bicapa lipidica mediante la tecnica de simulacion por DM, membranas lipidicas de diferentes composiciones y tamaños, en su fase cristal liquida, se simularon en una solucion acuosa en presencia de CaCl2 como electrolito. En este sentido, dos bicapas lipidicas de 288 y 648 DPPC (DiPalmitoylPhosphatidylColine) y una bicapa de 288 DPPS (DiPalmitoylPhosphatidylSerine) fueron investigadas. En particular se estudiaron algunas propiedades en funcion del tiempo, tales como el area por lipido, el parametro de orden de deuterio, la hidratacion de los lipidos y la coordinacion de los iones de calcio con los oxigenos de los lipidos. A partir de dicho analisis, se hizo evidente como la longitud de simulacion necesaria para lograr un estado de equilibrio se acerco a los 10 ns de tiempo de simulacion. Sin embargo, este tiempo necesario para alcanzar el estado estacionario resulto ser muy dependiente de la seleccion de los parametros de la simulacion. En este sentido, la temperatura de la simulacion es un parametro critico para acelerar este proceso de equilibrio. Por otro lado y con el objetivo de estudiar la correlacion entre el tiempo de equilibrio y la escalabilidad del sistema, cuando el tamaño de la bicapa de DPPC se incremento hasta 648 los lipidos, se encontro un aumento de escasos 5 ns en su tiempo de equilibrio.