Termodinámica y Cinética de Nucleación de Poros en Biomembranas

D. MASONE; F. CIOCCO ALOIA; MARIO DEL PÓPOLO

Bariloche

Congreso; 98 Reunión Nacional de la Asociación Física Argentina.; 2013

Las bicapas lipídicas son estructuras auto-ensambladas utilizadas por los organismos vivos para aislar y organizar el contenido interno de sus células. La formación de un poro en una membrana equivale a una disminución en la densidad local de lípidos, que puede ser inducida y potenciada mediante la aplicación de estrés mecánico o de un campo eléctrico externo. La ?poración? es un evento importante en procesos de permeabilización celular y de transporte de macromoléculas a través de la membrana, lo que provee amplia motivación para estudiar sus bases moleculares. En este trabajo se discute la formación reversible de poros hidratados en bicapas lipídicas. Para ello se recurre a simulaciones de Dinámica Molecular. La energía libre de formación de un poro se calcula aplicando un potencial de restricción armónico sobre una variable dinámica colectiva que controla la densidad de lípidos en un punto de la membrana. Un cálculo de Monte Carlo permite transformar la coordenada colectiva en un radio efectivo R. La función de energía libre calculada, F(R), nos permite obtener la tensión lineal de la membrana e identificar distintos regímenes en el proceso de ?poración?. Se discuten también el rol del agua de hidratación, y aspectos cinéticos relacionados con la apertura y cierre del poro en tiempo real. Finalmente, se ilustra la relación entre energía de ?poración? y el trabajo de transferencia de péptidos cargados a través de la membrana.