Modelagem Realística de Membranas Utilizando Misturas Lipídicas Complexas em Estudos de Simulação

A biofísica da membrana celular está crescendo rapidamente. Abordagens experimentais comuns incluem microscopia de fluorescência, espalhamento de nêutrons e raios X, espectroscopia de massa e microscopia de força atômica. Abordagens computacionais incluem modelos fonológicos e aqueles baseados em termodinâmica estatística que nos ajudam a entender detalhes em nível atomístico ou molecular das interações que ocorrem na interface da membrana e dentro de seu núcleo hidrofóbico.

Ao usar simulações de dinâmica molecular, os desafios incluem amostragem de eventos de interesse, definição de um comprimento de simulação, garantia de convergência de resultados e reprodução de valores físicos e acesso ao poder computacional. Esses desafios são particularmente verdadeiros para eventos transitórios na interface da membrana, como a interação de proteínas periféricas com ela ou a agregação de lipídios e proteínas que requerem grandes mudanças na confirmação. Este protocolo fornece um guia passo-a-passo amigável para iniciantes para começar a executar simulações dinâmicas moleculares de membranas lipídicas complexas.

Existem muitas alternativas de software para realizar essas simulações, e alguns pacotes possuem tutoriais ou manuais. Esperamos que nosso protocolo forneça uma base concisa sobre modelagem realista de membranas e dicas sobre as considerações que influenciam a qualidade dos resultados e esses tipos de estudos de modelagem. Este protocolo permitiu captar interações entre lipídios de membrana e outras biomoléculas que não foram observadas utilizando misturas lipídicas puras ou binárias.

Muitas interações na superfície da membrana dependem da diversidade de lipídios na própria membrana. Nossos modelos demonstram a importância da incorporação de espécies lipídicas apropriadas para explorar com precisão a função biomolecular dentro das membranas.