Avaliação de propriedades estruturais de membranas lipídicas após substituição do colesterol por análogos fluorescentes

Abstract

A espectroscopia e a microscopia de fluorescência têm sido usadas em biofísica de membranas há décadas. Como a unidade estrutural básica das membranas biológicas é a bicamada de lípidos e estes não fluorescem, o uso de sondas extrínsecas de membrana é uma necessidade. Contudo, duas questões preocupantes se levantam quanto ao uso de sondas extrínsecas de fluorescência em estudos de membranas. Em primeiro lugar, o comportamento das moléculas de sonda na bicamada (que região da bicamada elas reportam, as suas dinâmicas translacional e rotacional) é frequentemente mal conhecido. Em segundo lugar, na interpretação de resultados de experiências de fluorescência, pode ser difícil distinguir entre propriedades legítimas da membrana e efeitos de perturbação resultantes da incorporação da sonda. Para este efeito, as simulações por dinâmica molecular (MD), ao providenciarem informação detalhada à escala atómica, representam um meio valioso para caracterizar a localização e dinâmica de sondas na bicamada, assim como a magnitude de perturbação que elas induzem na estrutura lipídica [1]. Neste contexto, optimizaram-se, com recurso ao programa Firefly, as estruturas do colesterol e de dois análogos fluorescentes (desidroergoesterol e colestatrienol) ao nível de teoria DFT/R-B3LYP/6-31G(d) e submeteram-se em seguida ao servidor de topologias ATB, inscrevendo simultaneamente as cargas parciais calculadas na topologia molecular. Estas topologias foram utilizadas na construção de modelos de membranas lipídicas constituídas por POPC, colesterol e uma das sondas fluorescentes acima identificadas. Os modelos assim obtidos foram hidratados e sujeitos a simulações de MD, donde se calculou a área por lípido, a espessura e densidade da bicamada, os coeficientes de difusão lateral para as espécies presentes e os parâmetros de ordem das cadeias acilo. As simulações foram efectuadas em ensemble NPT através do pacote de software GROMACS. Análises preliminares permitiram a comparação dos comportamentos na bicamada dos esteróis fluorescentes com o do colesterol, informação vital para validar o uso dos primeiros como análogos fluorescentes do segundo.

REFERÊNCIAS

[1] Loura, L.M.S.; Prates Ramalho, J.P. Biophys. Rev. 1 (2009), 141.