Efectos de las conformaciones de los grupos polares de fosfolípidos sobre la hidratación en las interfaces agua-biomembrana: Dinámica molecular con cargas dependientes del tiempo

ALBERTO S. GARAY; ALCIDES NICASTRO; DANIEL E. RODRIGUES

Salta, Argentina

Congreso; XVI Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2009

Sociedad Argentina de Fisicoquímica y Química Inorgánica

En simulaciones previas de dinámica molecular (DM) de bicapas de DPPC se ha hallado que las propiedades de hidratación de las cabezas polares de fosfolípidos de PC dependen sensiblemente de la diferencia de carga atómica empleada para los O carboxílicos de las cadenas Sn1 y Sn2. Se estableció también que las cargas atómicas de estos O derivadas de cálculos cuánticos, dependen de la conformación adoptada por los distintos grupos de la cabeza polar, en particular del ángulo de torsión establecido entre el O del glicerol en la posición 1 y la cadena acílica (1). Debido a esto en la dinámica de estos sistemas al producirse cambios conformacionales se generan en consecuencia cambios en las cargas de los O carboxílicos. Se determinó una curva que relaciona los cambios en el ángulo de torsión 1 de cada molécula de DPPC con las cargas en ambos O carboxílicos mediante cálculos cuánticos ab-initio (GAMESS) y ajuste del potencial electrostático a uno de cargas atómicas puntuales (RESP). El objetivo de este trabajo es estudiar los efectos que la dinámica de cargas generada por los cambios conformacionales de las cabezas polares de los fosfolípidos tienen sobre las propiedades de hidratación de la interface agua-membrana. Para estudiar los efectos que los cambios conformacionales producen sobre la hidratación en la interface agua-lípido se implementó un método de Dinámica Molecular (basado en GROMACS) que a diferencia de los tradicionales contempla la variación temporal de las cargas atómicas durante la simulación. Con este método se realizaron simulaciones de bicapas de DPPC hidratadas a temperatura y tensión superficial constante. Se encontró que en estas simulaciones el área por lípido de la bicapa es próximo al valor encontrado previamente para la situación de cargas estáticas iguales en ambos O carboxílicos. A pesar de esto la distribución de puentes H con el agua (hidratación) es semejante a la que ocurre cuando las cargas estáticas sobre los O carbonílicos alcanzan su máxima diferencia. Se caracterizó la dinámica de formación de estos puentes H y su efecto sobre la red de puentes de agua que se establecen entre distintos lípidos y contribuyen a la energía libre interfacial.