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Abstract
Introduction
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Acknowledgements
Materials
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Biology
膜脂质结构和组成的多样性是细胞过程的重要贡献者,可以成为疾病的标志物。分子动力学模拟使我们能够在原子分辨率下研究膜及其与生物分子的相互作用。在这里,我们提供了一个构建、运行和分析复杂膜系统的协议。
脂质是细胞膜的结构组成部分;脂质种类因细胞器和生物体而异。这种多样性导致膜中不同的机械和结构特性,直接影响该界面上发生的分子和过程。脂质组成是动态的,可用于调节细胞信号转导过程。计算方法越来越多地用于预测生物分子之间的相互作用,并为实验可观察对象提供分子见解。分子动力学 (MD) 是一种基于统计力学的技术,它根据作用在原子上的力来预测原子的运动。MD模拟可用于表征生物分子的相互作用。在这里,我们简要介绍了该技术,概述了对模拟脂质双层感兴趣的初学者的实用步骤,使用适合初学者的软件演示了该方案,并讨论了该过程的替代方案、挑战和重要考虑因素。特别是,我们强调使用复杂的脂质混合物对感兴趣的细胞膜进行建模的相关性,以在模拟中捕获适当的疏水和机械环境。我们还讨论了一些膜组成和性质调节双层与其他生物分子相互作用的例子。
脂质是膜的主要成分,膜为细胞提供边界并实现细胞内区室化 1,2,3。脂质是两亲性的,具有极性头部基团和两个疏水性脂肪酸尾部;它们自组装成双层,以尽量减少疏水链与水的接触3,4。亲水性头部基团和疏水性尾部的各种组合导致生物膜中出现不同类别的脂质,例如甘油磷脂、鞘脂和甾醇(图 1)1,5,6。甘油磷脂是真核细胞膜的主要组成部分,由甘油磷酸盐、长链脂肪酸和低分子量7 的头基组成。脂质命名法基于头部基团的差异;实例包括磷脂酰胆碱(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰丝氨酸(PS)、磷脂酰甘油(PG)、磷脂酰肌醇(PI)或未修饰的磷脂酸(PA)5,6。至于疏水尾部,长度和饱和度随骨架结构而变化。可能的组合很多,导致哺乳动物细胞中有数千....
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Anaconda3 | Anaconda Inc (Python & related libraries) | N/A | |
CHARMM-GUI.org | Im lab, Lehigh University | N/A | |
GROMACS | GROMACS development team | N/A | |
Linux HPC Cluster | UB CCR | N/A | |
MATLAB | MathWorks | N/A | |
VMD | Theoretical and Computational Biophysics Group | N/A |
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