مدل سازی کامپیوتری نشان می دهد رفتار فرد از مولکول های لیپید

چربیهای ضروری هستند بلوک های ساختمان از غشای سلولی که کنترل ارز از مواد و انرژی بین سلول و محیط زیست آن است. تهیه شده در موسسه مسکو فیزیک و فناوری جدید نرم افزار منبع باز ابزار PCAlipids با هدف تجزیه و تحلیل چربی رفتار است. این برنامه جدید ارائه شده در مقاله می آید که در چاپ در آینده جولای 1 موضوع Biochimica et Biophysica Acta -- Biomembranes.

هر سلول زنده است, احاطه شده توسط یک غشاء که در خدمت تعدادی از عملکردهای حیاتی از تسهیل جذب مواد ضروری برای بقا به کنترل سلول فرایندهای نظارتی. آنچه را قادر می سازد این طیف گسترده ای از توابع منحصر به فرد ساختار غشا: تقریبا سفت و سخت پروتئین های ثبت شده در یک انعطاف پذیر lipidic لایه.

چربی ترکیب غشاء یافت شده است برای تحت تاثیر قرار چگونه فردی پروتئین ها و غشاء به عنوان یک کل تابع رو با تاکید بر اهمیت چربیها. اما دقیق مکانیسم مولکولی از لیپید-پروتئین فعل و انفعال است و در عین حال به کشف شود. PCAlipids یک گام مهم به سوی درک است که مکانیزم.

مطالعات غشاء پروتئین و چربی نمی تواند تکیه بر همان تکنیک است. در حالی که یک میزبان از روشهای تجربی در دسترس هستند برای مطالعه پروتئین عملکرد آنها فاقد هر زمانی و یا مکانی قطعنامه برای تجزیه و تحلیل چربی. برای بستن این شکاف مختلف محاسباتی تکنیک های شاغل هستند.

یکی از آنها شبیه سازی های پویایی مولکولی فعال محققان به بررسی دینامیک مولکولی سیستم اتمی با دقت و در یک زمانبندی از picoseconds یا trillionths دوم. به منظور دستیابی به بیولوژیکی مربوط به زمانی و مکانی تعادل interatomic تعاملات کوانتومی طبیعت ساده به یک کلاسیک نمایندگی. این روش شامل محاسبه نیروهای عمل است که در هر اتم و حل در ارتباط نیوتن معادلات حرکت. مجموعه ای از پارامترهای مورد استفاده برای تعریف interatomic نیروهای نامیده می شود یک میدان نیروی.

مطمئن شوید که زمینه های نیروی قابل اعتماد هستند آنها تحت اعتبار: شبیه سازی نتایج در تضاد با واقعی داده های تجربی. نیروی زمینه های مورد استفاده برای مدل رفتار پروتئین-لیپید سیستم در غشای سلولی نیاز به اعتبار سنجی بیش از حد. تعریف می کند که تمرکز این ابزار است که با هدف تجزیه و تحلیل شبیه سازی سیستم های غشاء: این است که عمدتا به صورت تجربی اندازه گیری مقادیر هستند که استخراج شده از شبیه سازی. با توجه به محدودیت های روش تجربی که در حال حاضر با استفاده از تجزیه و تحلیل تمرکز بر گروه زیادی از چربی در حالی که رفتار فرد چربی می کند بسیار مورد توجه است.

پاول Buslaev خالد Mustafin و ایوان Gushchin از MIPT مرکز تحقیقات مولکولی و مکانیسم پیری و بیماری های مرتبط با سن را توسعه داده اند یک منبع باز اسکریپت به نام PCAlipids که به تجزیه و تحلیل ساختار فردی مولکول های چربی در یک لحظه معین و توصیف خود را conformational تغییرات-تغییر شکل از مولکول. یک روش شناخته شده به عنوان مؤلفههای اصلی و تحلیل زمینه اسکریپت.

"PCAlipids است یک قطعه از نرم افزار را قادر می سازد که توصیف حرکت یک فرد مولکول است. در حالی که ما مطالعه بر روی ليپيدهای روش قابل استفاده است به مولکول های دیگر و همچنین" توضیح Buslaev که یک محقق در MIPT آزمایشگاه ساختاری تجزیه و تحلیل و مهندسی سیستم های غشاء.

"همانطور که در حال حاضر آن است که ممکن است به صورت تجربی اندازه گیری ارزش تحليل PCAlipids," او اضافه شده است. "با این حال ما پیشنهاد چند آزمایش. امیدوارم این منجر به توسعه جدید تجربی منطقه است. داده های حاصله سپس می تواند در تقابل با شبیه سازی چربی رفتار برای تصحیح پارامترهای مدل."

PCAlipids اول شناسایی گروه از حرکت اتمها با هم. بعد از آن تعریف می کند یک پایه جدید به طوری که اولین پایه ای وکتور همراه با جمعی حرکت است که بزرگترین دامنه و شامل بیشترین تعداد اتم. دوم مهم ترین حرکت تعیین کننده دومین اساس بردار و....

این تجزیه و تحلیل است که به شرح زیر متکی بر این اساس تاسیس و با هدف تعیین اثرات عوامل مختلف بر روی مولکول های چربی. برای مثال اضافی ترکیب می تواند معرفی به شبیه سازی. اگر تاثیر می گذارد که اولین و مهم ترین حرکات جمعی به این معنی ترکیب خواهد شد که تأثیر عمده ای بر غشا است. در غیر این صورت تاثیر آن کم خواهد شد. شیوه ای که در آن جمعی حرکات نهفته را آشکار ساخت مکانیزم پشت این ترکیب اثرات.

این تیم از MIPT با استفاده از این نرم افزار جدید به منظور مطالعه اثرات دما و کلسترول و غشاء انحنای فردی چربي. این پارامترها مدت طولانی است که شناخته شده برای نفوذ در رفتار غشاء به عنوان یک کل است, اما آن ناشناخته باقی مانده است که چگونه آنها فردی را تحت تاثیر قرار می دهد.

کاهش دما باعث می شود که غشاء به انجام یک گذار فاز به چربی تبدیل شده و تا حد زیادی دستور داد. PCAlipids کمک به برجسته آغاز فاز انتقال و کمی توصیف چگونه ممکن است تعدادی از ليپيد سازه ها متفاوت است به عنوان نقطه انجماد نزدیک است. معلوم شد که این تعداد پایدار باقی می ماند تا انجماد اما نرخ انتقال بین این ساختار رشد می کند به تدریج کندتر است.

کلسترول بسیار مهم غشای سلولی جزء است که باعث چربی سفارش. PCAlipids نشان داد که بين حرکات جمعی تر و جمع و جور در حضور کلسترول. شبیه سازی نیز در معرض این مکانیسم که به واسطه اثرات کلسترول در چربی سفارش.

غشای سلولی انعطاف پذیر است و تمایل به خم شدن بسیاری است که حیاتی به عملکرد آن. این منجر به یک غشا لایه بودن محدب و دیگری مقعر. تنظیمات هر دو ثابت به جای همان محدوده ممکن است چربی سازه; اما نرخ انتقال بین ساختارهای مختلف است که به طرز محسوسی بالاتر در محدب لایه.

این مطالعه نشان داده است که PCAlipids می تواند مورد استفاده قرار گیرد به منظور بررسی ساختار سیستم های چربی. ابزار تکرار یافته های تحقیقات قبلی اما همچنین نشان می دهد جزئیات باقی مانده که گریزان تا به حال. این نشان می دهد که پتانسیل جدید نرم افزار توسعه یافته در MIPT به ارائه بینش به فرآیندهای رخ می دهد که در غشای سلولی است.

###

این مطالعه گزارش شده در این داستان بود که با حمایت روسیه در بنیاد برای تحقیقات پایه.

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! مسئول صحت اخبار منتشر شده به EurekAlert! با کمک موسسات و یا برای استفاده از هر گونه اطلاعات از طریق EurekAlert سیستم.