Молекулярная динамика структурных перестроек в липидных бислоях

• Автор: Боздаганян, Маринэ Евгеньевна
• Шифр специальности: 03.01.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 94 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Цели и задачи исследования

Научная новизна и практическая значимость работы

ГЛАВА 1. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

1.1. Метод молекулярной динамики: основы

1.1.1. Силовые поля

1.1.2. Поддержание постоянной температуры

1.1.3. Поддержание постоянного давления

1.1.4. Подбор оптимальных условий для моделирования мембран
1.2. Параметризация молекул в силовых полях программного пакета Сготасв
1.2.1. Создание и апробация моделей мембран
1.2.2. Создание модели углеродных напочастиц
1.3. Ме тоды расчета свободной энергии молекул
1.3.1. Метод зонтичной выборки
1.3.2. Метод метадинамики
ГЛАВА 2. ДИНАМИКА МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ БИЛИПИДНЫХ СЛОЕВ И
ФОРМИРОВАНИЕ РАФТОВ
2.1. Введение
2.1.1. Литературный обзор
2.1.2. Постановка задач и описание исследуемых систем
2.2. Результаты и обсуждение
2.2.1. Формирование бислоя из смеси липидов
2.2.2. Формирование рафта в липидном бислое
2.2.3. Исследование силы взаимодействия различных липидов друг с другом
2.2.4. Исследование взаимодействия двух монослоев рафта в мембране
2.3. Заключение
ГЛАВА 3. ДИНАМИКА ТРАНСПОРТА УГЛЕРОДНЫХ НАНООБЪЕКТОВ ЧЕРЕЗ
ЛИПИДНЫЕ БИСЛОИ
3.1. Введение
3.1.1. Литературный обзор
3.1.2. Описание исследуемых систем и постановка задачи
3.2. Результаты и обсуждение
3.2.1. Проникновение фуллерена Сбо внутрь мембраны
3.2.2. Проникновение кластера из фуллерснов внутрь мембраны
3.2.3. Исследование взаимодействия Сз и ГЛ фуллеренов с биологической мембраной _
3.3. Заключение
ГЛАВА 4. МЕХАНИЗМ ТРАНСПОРТА ПРОТОНА
ЧЕРЕЗ БИЛИПИДНЫЕ СЛОИ
4.1. Введение
4.1.1. Литературный обзор
4.1.2. Описание исследуемых систем и постановка задачи
4.2. Результаты и обсуждение
4.2.1. Описание модели переноса протона и расчет свободной энергии переноса_
4.2.2. Изучение свойств «кислородной лестницы»
4.3. Заключение
ВЫВОДЫ
БЛАГОДАРНОСТИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ
Сз - Сз-трималонат-Сбо-фуллерен Сбо - фуллерен
D3 - Di трималонат Сбц-фуллерен
FFT - быстрое преобразование Фурье
NPT - изобарно-изотермический ансамбль
NVT - изохорно-изотермический ансамбль
PME - метод суммирования по Эвальду
RF — метод реакционного поля
WHAM - метод анализа взвешенных гистограмм
АТФаза - аденозинтрифосфатаза
АФК - активные формы кислорода
БСА - бычий сывороточный альбумин
ВдВ - Ван-дср-Ваальс
ГМ - гидратированная мембрана
ДАФХ - днарахидоилфосфатидилхолин
ДМФХ - димиристоилфосфатидилхолин
ДМФА - димиристоилфосфатидная кислота
ДОФХ - диолеилфосфатидилхолин
ДПФХ — дипальмитоилфосфатидилхолин
ИК - инфракрасный
KJI — кардиолипин
КМ/ММ - квантовая механика/молекулярная механика
МГГІ - молекулярный гидрофобный потенциал
МД - молекулярная динамика
ПДР — поверхность доступная растворителю
ПОЛ - перскисное окисление липидов
ПОФХ - пальмитоилолеилфосфатидилхолин
ПОФХ-Н - протонированный
ПСС - потенциал средней силы
РРФ радиального распределения функция
СКО — среднеквадратичное отклонение

2.2. Результаты и обсуждение
2.2.1. Формирование бислоя из смеси липидов.
Липиды случайно распределялись в кубической ячейке объемом 1870 нм3 с водой (Рис. 11а). Степень гидратации составляла 89 молекул воды на липид. Далее система эволюционировала в соответствии с алгоритмами равновесной молекулярной динамики. В результате наблюдалось формирование бислоя из смеси липидов. Спустя 194 не появляется мембраноподобная структура (Рис. Не), которая сохраняет свою конфигурацию до конца расчета (371 не), имеется некоторая асимметричность мембраны.

Рис. 11. Эволюция свойств системы со случайно расположенными липидами в боксе (система Б), а - Начальная конфигурация системы - перемешанные липиды в кубическом ящике (вода не показана), б — Профиль плотности липидов, воды и системы до и после образования мембраноподобной структуры. Обозначения: до релаксации - (1) Система, (2) ПОФХ, (3) СМ, (4) ХОЛ, (5) Вода: после релаксации - (6) Система. (7) ПОФХ, (8) СМ, (9) ХОЛ. (10) Вода, в -Фрагмент бислоя, сформированного в процессе симуляции — все липиды находятся в фазе Ьо. г - Плотность атомов фосфора ПОФХ (2). СМ (3) и кислорода ХОЛ (1) в мембране. Все атомы в