Modélisation membranaire réaliste à l’aide de mélanges lipidiques complexes dans des études de simulation

La biophysique des membranes cellulaires se développe rapidement. Les approches expérimentales courantes comprennent la microscopie à fluorescence, la diffusion des neutrons et des rayons X, la spectroscopie de masse et la microscopie à force atomique. Les approches computationnelles comprennent des modèles phonologiques et ceux basés sur la thermodynamique statistique qui nous aident à comprendre les détails au niveau atomistique ou moléculaire des interactions qui se produisent à l’interface de la membrane et à l’intérieur de son noyau hydrophobe.

Lors de l’utilisation de simulations de dynamique moléculaire, les défis comprennent l’échantillonnage d’événements d’intérêt, la définition d’une durée de simulation, la convergence des résultats et la reproduction des valeurs physiques, et l’accès à la puissance de calcul. Ces défis sont particulièrement vrais pour les événements transitoires à l’interface de la membrane, tels que l’interaction des protéines périphériques avec celle-ci ou l’agrégation de lipides et de protéines qui nécessitent de grands changements de confirmation. Ce protocole fournit un guide étape par étape convivial pour les débutants pour commencer à exécuter des simulations de dynamique moléculaire de membranes lipidiques complexes.

Il existe de nombreuses alternatives logicielles pour effectuer ces simulations, et certains progiciels contiennent des tutoriels ou des manuels. Nous espérons que notre protocole fournira une base concise sur la modélisation membranaire réaliste et des conseils sur les considérations qui influencent la qualité des résultats et ces types d’études de modélisation. Ce protocole nous a permis de capturer des interactions entre les lipides membranaires et d’autres biomolécules qui n’ont pas été observées en utilisant des mélanges lipidiques purs ou binaires.

De nombreuses interactions à la surface de la membrane dépendent de la diversité des lipides sur la membrane elle-même. Nos modèles démontrent l’importance d’incorporer des espèces lipidiques appropriées pour explorer avec précision la fonction biomoléculaire au sein des membranes.