Forskere karakteriserer membranadfærd

En artikel skrevet af et team af Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) forskere har karakteriseret, hvordan forskellige cellemembraner opfører sig.

"Forskellige membraner i forskellige dele af kroppen har forskellige barriererstyrker, der er nødvendige for, at lægemidler kan trænge ind i dem for at nå organet, "sagde Tim Carpenter, en beregningsbiofysiker i Labs afdeling for biovidenskab og bioteknologi og en medlederforfatter af papiret.

Cellemembraner er huden eller dækket af kroppens celler og består af millioner af lipider, byggestenene til membraner.

Et af teamets billeder fra deres arbejde lavede forsiden af ​​det førende tidsskrift for kvantitativ biologi. Deres image, viser seks forskellige beregningsmæssige visualiseringer af en cellemembran for en enkelt hjernecelle, blev omtalt som omslagshistorien i et særnummer af Biofysisk tidsskrift , der fokuserer på hjernens biofysik og er udgivet af Biophysical Society.

"En af de mest interessante indsigter, vi fandt, var, at der var subtile forskelle i forskellige membraners adfærd, der kun blev tydelige i de store simuleringer. Disse forskelle ville være blevet overset i enhver simulering, der brugte et mindre antal lipider.

"Dette er nogle af de største simuleringer af denne type, der nogensinde er offentliggjort, når man overvejer systemets størrelse, længden af ​​simuleringerne og kompleksiteten af ​​membranen, "Tilføjede tømrer.

Træde i kræft, egenskaberne for både proteiner og lægemiddelmolekyler kan modificeres af membranens miljø.

"Som resultat, hvis vi vil præcist studere og forudsige, hvordan både proteiner og lægemidler opfører sig enten alene, eller når de interagerer med hinanden, det er vigtigt at studere dem i det korrekte miljø. Membranens indflydelse kan betyde, at det samme lægemiddel og det samme protein kan interagere forskelligt i forskellige organer i kroppen, "Sagde tømrer.

Carpenters co-hovedforfatter, beregningsbiofysiker Helgi Ingolfsson, bemærkede, at han syntes, at holdets undersøgelse - "Computational Lipidomics of the Neuronal Plasma Membrance" - var "ekstremt interessant" af flere årsager.

"Oprettelsen af ​​en realistisk kompleks neuronal plasmamembranblanding var ret udfordrende og fremhævede en række huller i den nuværende forståelse af membranbiologi, "Sagde Ingolfsson.

"Både de neuronale og gennemsnitlige humane membranmodeller-uden tvivl de mest sammensatte komplekse plasmamembranlipidmodeller til dato-viste ikke-ideel lateral lipidblanding i forskellige længde- og tidsskalaer, demonstrerer den iboende kompleksitet af biologiske membraner. "

Beyond Carpenter og Ingolfsson, holdet, der producerede Biofysisk tidsskrift Forsidehistorie omfattede datalogerne Harsh Bhatia og Peer-Timo Bremer og beregningskemikeren Felice Lightstone, alt af LLNL; og Siewert-Jan Marrink, professor i molekylær dynamik ved University of Groningen i Holland.

Computersimuleringerne krævede omkring 5 millioner timer (CPU) på to LLNL -computere, Førerhus og Syrah. Hvis simuleringerne var blevet kørt på en quad-core bærbar, de ville have krævet omkring 140 år.