Estudio de las Contribuciones a la Energia Interfacial en Biomembranas Modelo de DPPC: Simulaciones de Dinamica Molecular y Perfiles de Presion Local

GARAY A.S.; HERRERA F.E.; QUARANTE J.F.; RODRIGUES D.E.

Rosario

Congreso; XVIII Congreso Argentino de Fisicoquimica y Quimica Organica; 2013

Asociación Argentina de investigación Fisicoquímica

Introducción: Las membranas celulares contienen cientos de especies de lípidos y proteínas agregados en dominios heterogéneos. Se sabe que esta heterogeneidad composicional y morfológica es la base fisicoquímica que posibilita sus funciones de tráfico de sustancias, adaptaciones de su forma, y efecto sinergético sobre la función de proteínas integrales y periféricas. Es relevante entonces conocer las presiones laterales que ejerce un dominio sobre sus vecinos, las interacciones específicas entre distintos grupos del lípido y el solvente que originan esas presiones y su variación a través del espesor de la membrana (perfiles de presión). Debido a la complejidad de las biomembranas se recurre a sistemas modelo experimentales de bicapas lipídicas de composición simple para estudiar estas propiedades, su dependencia de las fases termotrópicas, la fuerza iónica del solvente y las condiciones de contorno del dominio.Objetivos: Entender mediante simulaciones de Dinámica Molecular (DM) cómo las interacciones entre los distintos grupos polares/no-polares de los lípidos, y con el solvente determinan las contribuciones locales a la energía de cohesión a distintas profundidades de la membrana. Estudiar los cambios con las fases termotrópicas, las condiciones de contorno del dominio y la concentración iónica.Resultados: Se realizaron simulaciones de DM en bicapas lipídicas de DPPC (DiPalmitoil-Fosfatidil-Colina) de 480 lípidos hidratadas en fases Gel y Líquido Cristalina, a distintas presiones laterales, y distintas concentraciones iónicas. El análisis de los perfiles de presión lateral permitió identificar las contribuciones de las distintas interacciones. Las simulaciones a distintas presiones laterales de contorno impuestas al sistema dan lugar a distintas áreas por lípido lo que permite resolver mejor las contribuciones.Conclusiones: Una de las principales contribuciones a la energía de cohesión la representan los puentes de agua establecidos entre los grupos fosfato y carbonilo de los lípidos. La repulsión de los grupos carbonilo da origen a una contribución positiva a la presión lateral a la altura en que se ubican, especialmente en fase Gel donde sus distancias son menores. Los puentes tipo salinos entre los grupos Colina-Fosfato no tienen una influencia central para DPPC. La polarización de las aguas en la zona de 10Å próxima a la superficie genera una contribución positiva a la presión. En fase Gel los perfiles de presión son anisotrópicos en el plano de la membrana debido al efecto de inclinación colectiva de las cadenas acílicas en esta fase. En la fase Gel las interacciones atractivas de Van der Waals contribuyen con presiones negativas que dominan en la zona de las colas acílicas más próxima a la interface, mientras que en fase LC domina el término cinético asociado a las transiciones trans-gauché en toda la zona hidrofóbica de la membrana.