Simulaciones de dinámica molecular para el estudio de las interacciones de serotonina y sus precursores con membranas modelo

I. WOOD; M PICKHOLZ

Córdoba

Congreso; XVII Congreso Argentino de Físicoquímica y Química Inorgánica; 2011

Universidade de Córdoba

Introducción Muchos desórdenes psiquiátricos y metabólicos (como ansiedad, depresión, migraña, sueño, entre otros) suelen estar asociados con alteraciones del sistema serotoninérgico. 1 La serotonina, o 5-hidroxitriptamina (5-HT), es una molécula endógena con actividad de neurotransmisor y hormona. Está involucrada en varios procesos fisiológicos activando múltiples receptores. A su vez, la 5-HT es sintetizada a partir del aminoácido esencial triptófano (trpz) pasando por el 5-hidroxi-triptófano (htrz) en una reacción en dos etapas 2 . Se conocen transportadores específicos en barrera hemato-encefálica (BHE) para 5-HT y trpz 3 , pero no hay información disponible para el caso de htrz. Por otro lado, las simulaciones computacionales proporcionan una herramienta única para el análisis de las propiedades de estos sistemas, desde una perspectiva atómica, con un nivel de detalle ausente en técnicas experimentales. Objetivos En este trabajo estudiamos la interacción de serotonina neutra y cargada y sus precursores – trpz y htrz- con una bicapa lipídica hidratada de 1-palmitoil-2-oleoil-sn-glicerofosfatidil-colina (POPC), mediante simulaciones de Dinámica Molecular (DM). El objetivo es dilucidar, a nivel molecular, los sitios y orientaciones preferenciales de estas moléculas en la bicapa, así como las principales interacciones responsables por dicho comportamiento. Resultados En este trabajo estudiamos cuatro sistemas diferentes, considerando en cada caso una bicapa modelo de POPC y dos moléculas idénticas (5-HT y sus precursores). En el caso de 5-HT fueron considerados los estados de ionización neutro y protonado ya que a pH fisiológico esta última especie es la predominante. 4 A partir del estudio de la distribución de densidad electrónica, observamos que los cuatro tipos de moléculas se localizan esencialmente en la región de la interfase aguacabeza polar de los lípidos. Interacciones específicas fueron estudiadas a partir del análisis de funciones de distribución radial. Por ejemplo, para el caso de htrz el análisis de la distribución radial de pares entre los átomos N del grupo amino de htrz y O del grupo fosfato de POPC muestra un pico bien definido a ∼ 1.7 Å, característico de una unión de tipo puente hidrógeno. Conclusiones Mediante simulaciones DM a presión constante, estudiamos diversas propiedades de la serotonina y sus precursores en bicapas de POPC. Durante los 50ns de simulación no observamos eventos de cruce entre las bicapas para ninguna de las moléculas. Este comportamiento sugiere que htrz, al igual que trpz y 5-HT, requeriría de un transportador para atravesar la membrana.