EFECTO DEL COLESTEROL SOBRE LA DINÁMICA DEL AGUA INTERFACIAL EN MEMBRANAS

ELOLA, D; RODRIGUEZ, J

Villa Carlos Paz, Cordoba, ARgentina

Congreso; XX CONGRESO ARGENTINO DE FISICOQUIMICA; 2017

AAIFQ

Motivación: Este trabajo está inspirado en una publicación reciente en la cual, através de técnicas experimentales de relaxometría NMR, se estudió la dinámica delagua de hidratación en membranas fosfolipídicas en función de la concentración decholesterol.[1] Los autores reportan incrementos notables en la difusión del aguasuperficial con el agregado de cholesterol (Chol). Este efecto de "aceleración" de ladinámica del agua debido a la presencia de Chol en la membrana, nunca había sidopredicho ni observado con anterioridad, y pone de manifiesto la importancia del rol delChol y del agua en la regulación de procesos biológicos en membranas.Resultados: Con el objetivo de dilucidar y entender este interesante fenómeno,investigamos el sistema mediante simulaciones de Dinámica Molecular y un modelocon detalle atomístico. Para ello consideramos una membrana fosfolipídica (DPPC)completamente hidratada, conteniendo diferentes concentraciones de Chol ygeneramos trayectorias de aproximadamente 60 ns.Analizamos la dinámica translacional y rotacional del agua interfacial a través de unesquema "local", que permite obtener coeficientes de difusión lateral y tiemposrotacionales en función de la distancia al centro de la bicapa. Nuestros resultadosreflejan una disminución de la movilidad tanto translacional como rotacional del aguaen la región interfacial; asimismo, se observa que el incremento de Chol en lamembrana produce una aceleración en la dinámica del agua interfacial, en acuerdocon datos experimentales. Realizamos también un análisis de la estructura y dinámicade las uniones hidrógeno (uH) entre agua y DPPC. Observamos que, con el aumentode la concentración de Chol, aunque el número promedio de uH por DPPC aumenta,la fracción de moléculas de agua que forman uH con dos lípidos simultáneamente(aguas "puente") disminuye. Desde el punto de vista dinámico, la función decorrelación asociada a los enlaces H (C HB (t)) muestra un decaimiento más rápido conel aumento de Chol.Conclusiones: Los resultados sugieren que, en la aproximación más simple, puedepensarse en un modelo de "dos estados", en el cual C HB (t) tiene dos contribuciones:una, de dinámica rápida, proveniente de las aguas que forman una sola uH con DPPC,y otro, de dinámica más lenta, de las aguas que forman dos uH simultáneamente conDPPC ("puente"). El efecto indirecto del Chol, al localizarse en una zona más internade la membrana y producir un aumento de la densidad local de agua en la interfaz, esreducir la fracción de aguas "puente" y como consecuencia, la dinámica global delagua interfacial se hace más rápida.[1] Cheng, C-Y, Olijve, L.L.C, Kausik, R.Han, S. J. Chem. Phys. 2014 141, 22D153.