Modelado realista de membranas utilizando mezclas lipídicas complejas en estudios de simulación

La biofísica de la membrana celular está creciendo rápidamente. Los enfoques experimentales comunes incluyen la microscopía de fluorescencia, la dispersión de neutrones y rayos X, la espectroscopia de masas y la microscopía de fuerza atómica. Los enfoques computacionales incluyen modelos fonológicos y aquellos basados en termodinámica estadística que nos ayudan a comprender los detalles a nivel atomístico o molecular de las interacciones que ocurren en la interfaz de la membrana y dentro de su núcleo hidrofóbico.

Cuando se utilizan simulaciones dinámicas moleculares, los desafíos incluyen el muestreo de eventos de interés, el establecimiento de una longitud de simulación, la garantía de que los resultados converjan y reproduzcan los valores físicos, y el acceso a la potencia computacional. Estos desafíos son particularmente ciertos para eventos transitorios en la interfaz de la membrana, como la interacción de proteínas periféricas con ella o la agregación de lípidos y proteínas que requieren grandes cambios en la confirmación. Este protocolo proporciona una guía paso a paso fácil de usar para principiantes para comenzar a ejecutar simulaciones dinámicas moleculares de membranas lipídicas complejas.

Hay muchas alternativas de software para llevar a cabo estas simulaciones, y algunos paquetes tienen tutoriales o manuales. Esperamos que nuestro protocolo proporcione una base concisa sobre el modelado realista de membranas y consejos sobre las consideraciones que influyen en la calidad de los resultados y este tipo de estudios de modelado. Este protocolo nos ha permitido capturar interacciones entre los lípidos de membrana y otras biomoléculas que no se observaban utilizando mezclas lipídicas puras o binarias.

Muchas interacciones en la superficie de la membrana dependen de la diversidad de lípidos en la propia membrana. Nuestros modelos demuestran la importancia de incorporar especies lipídicas apropiadas para explorar con precisión la función biomolecular dentro de las membranas.