Modellazione realistica delle membrane utilizzando miscele lipidiche complesse negli studi di simulazione

La biofisica delle membrane cellulari è in rapida crescita. Gli approcci sperimentali comuni includono la microscopia a fluorescenza, lo scattering di neutroni e raggi X, la spettroscopia di massa e la microscopia a forza atomica. Gli approcci computazionali includono modelli fonologici e quelli basati sulla termodinamica statistica che ci aiutano a comprendere i dettagli a livello atomistico o molecolare delle interazioni che si verificano all'interfaccia della membrana e all'interno del suo nucleo idrofobico.

Quando si utilizzano simulazioni di dinamica molecolare, le sfide includono il campionamento degli eventi di interesse, l'impostazione di una lunghezza delle simulazioni, la garanzia che i risultati convergano e riproducano i valori fisici e l'accesso alla potenza di calcolo. Queste sfide sono particolarmente vere per gli eventi transitori all'interfaccia di membrana, come l'interazione delle proteine periferiche con essa o l'aggregazione di lipidi e proteine che richiedono grandi cambiamenti nella conferma. Questo protocollo fornisce una guida passo-passo per principianti per iniziare a eseguire simulazioni dinamiche molecolari di membrane lipidiche complesse.

Ci sono molte alternative software per trasportare queste simulazioni e alcuni pacchetti hanno tutorial o manuali. Ci auguriamo che il nostro protocollo fornisca una base concisa sulla modellazione realistica della membrana e suggerimenti sulle considerazioni che influenzano la qualità dei risultati e questi tipi di studi di modellazione. Questo protocollo ci ha permesso di catturare le interazioni tra i lipidi di membrana e altre biomolecole che non sono state osservate utilizzando miscele lipidiche pure o binarie.

Molte interazioni sulla superficie della membrana dipendono dalla diversità dei lipidi sulla membrana stessa. I nostri modelli dimostrano l'importanza di incorporare specie lipidiche appropriate per esplorare accuratamente la funzione biomolecolare all'interno delle membrane.