Estudios de la interacción entre defensinas humanas y membranas modelo bacterianas mediante simulaciones de dinámica molecular

G. E. BALATTI; M.F. MARTINI; M. PICKHOLZ

Buenos Aires

Workshop; Latin American Conference on Mathematical Modeling of Biological Systems.; 2015

SAB

Las defensinas son péptidos catiónicos clave del sistema inmune innatocapaces de desorganizar y desestabilizar la membrana bacteriana, lograndoejercer un efecto antimicrobiano. Se cree que el mecanismo por el cual lologran es a través de la interacción electrostática con los componentes decarga eléctrica negativa presentes en la membrana bacteriana.A fin de estudiar a nivel molecular esta interacción péptido-membrana,hemos realizado simulaciones de dinámica molecular (MD) mediantemodelos coarse-grain (CG). Utilizamos MARTINI 2 como campo de fuerzas,en combinación con la red elástica ElNeDyn 3 . ElNeDyn añade resorteselásticos al backbone proteico, otorgándole estabilidad estructural adicional.Mediante este modelo, validado previamente con simulaciones atomísticas,indagamos los efectos de la concentración proteica sobre la interacciónentre la defensina humana 1 (hBD-1) y membranas modelo como 1-palmitoil-2-oleoilfosfatidilcolina(POPC)y1-palmitolil-2-oleoil-fosfatidilglicerol (POPG). Asimismo, extendimos las simulaciones delpéptido hacia otras membranas modelo, tales como DPGG, LPPG y OPGG.Las simulaciones nos permiten demostrar que hBD-1 se encuentraesencialmente localizado en la interfase agua-lípido para todas lasmembranas. Sin embargo, la interacción es más específica para el caso deglicolípidos saturados.El trabajo demuestra que el modelo CG con el campo de fuerzas MARTINIsumado a la utilización de la red elástica ElNeDyn permite reproducirsatisfactoriamente el comportamiento de la defensina a escala molecular.Esto representa un primer paso para entender el efecto diferencial 4 que lasdefensinas ejercen sobre distintas cepas bacterianas probióticas, con el finúltimo de aportar al desarrollo de mejores alimentos probióticos.1. Periole X, Marrink SJ. Methods in molecular biology. 2013. Vol 924, L. Monticelli & E.Salonen Eds., Springer, 2013, pp 533-565.2. Periole X et al. Journal of Chemical Theory and Computation. 2009. 5 (9): 2531?25433. Hugo AA et al. J Appl Microbiol. 2012 Dec;113(6):1491-1497.Agradecimientos: El trabajo ha sido posible gracias a los aportes de la Agencia Nacional dePromoción Científica y Tecnológica, el CONICET y la Universidad de Buenos Aires.