Interacciones de copolímeros con bicapas lipídicas mediante simulaciones de dinámica molecular

WOOD I; CASTRONUOVO C; CUESTAS ML; MATHET VL; MARTINI MF; PICKHOLZ M

Congreso; XVIII Congresso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2013

Introducción Los copolímeros lineales de poli(óxido) de etileno y poli(óxido) de propileno (PEO-PPO) son compuestos anfifílicos de amplia aplicación en los campos biomédico y farmacéutico. Polímeros como el Pluronic® se han propuesto como biomateriales para el diseño de sistemas de liberación de fármacos, los cuales son capaces de interaccionar con superficies hidrofóbicas y membranas biológicas, y en soluciones acuosas pueden autoensamblarse formando micelas. Se ha demostrado que alteran la microviscosidad de la bicapa produciendo la inhibición reversible de bombas de eflujo, en particular la glicoproteína P [1].  Al mismo tiempo, son capaces de modificar la difusión de algunos fármacos a través membranas [2]. Por otro lado, ciertas técnicas de simulaciones computacionales, como por ejemplo Dinámica Molecular (DM) permiten el estudio de sistemas biológicos con un nivel de detalle ausente en las técnicas experimentales actuales. En este trabajo estudiamos, mediante simulaciones de DM, las interacciones de copolímeros tribloque (PEO-PPO-PEO) con membranas modelo de 1-palmitoil-2-oleoil-sn-glicero-3-fosfocolina (POPC). Debido al tamaño del sistema y las escalas de tiempo relevantes (ms), el estudio se realizó utilizando modelos Coarse Grain (CG) donde grupos de átomos son representados por un sitio específico.   Objetivos Estudiar el comportamiento e interacción del Pluronic F127 con una bicapa lipídica modelo, entender cómo son afectadas las propiedades del polímero y de los lípidos e interpretar posibles efectos del polímero sobre algunas proteínas insertas en membranas. Resultados: En una bicapa, previamente ensamblada de POPC, fue colocado un unímero del copolímero F127 en diferentes condiciones iniciales: región acuosa (caso I), región interfacial bicapa-agua (caso II) y centro de la bicapa (caso III). A partir del análisis del perfil de densidad de masa observamos que la localización y conformación del F127 depende de las condiciones iniciales: para los casos I y II, el F127 adopta una estructura compacta con un núcleo  hidrofóbico (PPO), rodeada por una corona hidrofílica (PEO) y se localiza en la fase acuosa. Por otro lado, partiendo de la condición III, el F127 se organiza en una conformación transmembrana, en la cual el PPO se encuentra en el interior de la bicapa y los extremos PEO en la fase acuosa. Conclusiones La interacción del F127 con bicapas de POPC mostró un comportamiento dependiente del ambiente en el que se encuentra. En ambientes polares, el F127 se compacta y tiene poca interacción con la bicapa, en la escala de tiempo investigada. Sin embargo, observamos una conformación transmembrana. Esta conformación podría alterar propiedades físicas de la membrana y consecuentemente modificar la actividad de ciertas proteínas insertas en ella. De esta manera, el Pluronic F127 podría promover la inhibición de algunas bombas de eflujo de fármacos cuya disfunción se asocia a resistencia en el tratamiento de diversas patologías.