Evaluación del comportamiento del colesterol en una bicapa lipídica de DPPC y DPPS usando dinámica molecular

• Venegas-Guaman, Katherine Estefany ^[1] ; Quingatuña-Cali, Dalinda Ilena ^[2] ; Ormaza-Hugo, Rosa Maricela ^[2]
  1. [1] Investigadora independiente, Quito,
  2. [2] Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Riobamba,
• Localización: Polo del Conocimiento: Revista científico - profesional, ISSN-e 2550-682X, Vol. 5, Nº. 7 (JULIO 2020), 2020, págs. 1072-1089
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Avaliação do comportamento do colesterol em uma bicamada lipídica de DPPC e DPPS usando dinâmica molecular
  • Assessment of cholesterol behavior in a lipid bilayer of DPPC and DPPS using molecular dynamics
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• Resumen
  • español

    Se utilizó Charmm-GUI para construir cinco modelos moleculares de bicapas lipídicas que contienen 200 lípidos de Dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC) y Dipalmitoilfosfatidilserina (DPPS) con concentraciones de colesterol (CHL1) de 0, 15,30,50 y 70% para evaluar el comportamiento no ideal (efecto de condensación). Se realizaron una serie de simulaciones de Dinámica Molecular usando Gromacs, a través de la minimización de energía y el equilibramiento de los sistemas moleculares usando ensambles NVT y NPT a una temperatura de 315K para un total de 10ns. Se determinaron las variables: área molecular, tensión superficial y elasticidad de Gibbs para cada modelo. Asimismo, se evaluó la elasticidad de Gibbs dando como resultado rigidez en la bicapa cuando esta tiene 70% de colesterol en su composición. El sistema con mayor flexibilidad fue la bicapa lipídica con 30% de colesterol. El comportamiento de la presión superficial y elasticidad de Gibbs de las simulaciones con respecto a los resultados experimentales son semejantes, demostrando el comportamiento no ideal del colesterol frente a los fosfolípidos afectando las propiedades de las bicapas lipídicas y por ende la funcionalidad de las células.

  • English

    Charmm-GUI was used to construct five molecular models of lipid bilayers containing 200 lipids of Dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC) and Dipalmitoilfosfatidilserina (DPPS) with cholesterol concentrations (CHL1) of 0, 15,30,50 and 70% to evaluate the behavior no ideal (condensation effect). A series of Molecular Dynamics simulations were performed using Gromacs, through energy minimization and balancing of molecular systems using NVT and NPT assemblies at a temperature of 315K for a total of 10ns. Variables were determined: molecular area, surface tension and Gibbs elasticity for each model. Also, the elasticity of Gibbs was evaluated, resulting in stiffness in the bilayer when it has 70% cholesterol in its composition. The system with the greatest flexibility was the lipid bilayer with 30% cholesterol. The behavior of the surface pressure and Gibbs elasticity of the simulations with respect to the experimental results are similar, demonstrating the non-ideal behavior of cholesterol against phospholipids, affecting the properties of lipid bilayers and therefore the functionality of cells

  • português

    A Charmm-GUI foi utilizada para construir cinco modelos moleculares de bicamadas lipídicas contendo 200 lipídios de Dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC) e Dipalmitoilfosfatidilserina (DPPS) com concentrações de colesterol (CHL1) de 0, 15,30,50 e 70% para avaliar o comportamento não ideal (efeito de condensação).

    Uma série de simulações de Dinâmica Molecular foi realizada usando Gromacs, através da minimização de energia e balanceamento de sistemas moleculares usando conjuntos NVT e NPT a uma temperatura de 315K por um total de 10ns. As variáveis foram determinadas: área molecular, tensão superficial e elasticidade de Gibbs para cada modelo. Além disso, foi avaliada a elasticidade de Gibbs, resultando em rigidez na bicamada quando possui 70% de colesterol em sua composição. O sistema com maior flexibilidade foi a bicamada lipídica com 30% de colesterol. O comportamento da pressão superficial e da elasticidade de Gibbs das simulações em relação aos resultados experimentais é semelhante, demonstrando o comportamento não ideal do colesterol contra os fosfolipídios, afetando as propriedades das bicamadas lipídicas e, portanto, a funcionalidade das células.