نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه بیوفیزیک، دانشکده علوم زیستی، داشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 دانشکده ریاضی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

3 استاد دانشگاه

چکیده

در میان انواع مختلف فازهای لیپیدی، ساختار لایه‌ای از اهمیت ویژه‌ای در درک فرآیندهای مرتبط با غشای سلولی اعم از همجوشی غشای لیپیدی برخوردار است. ازاین‌رو تحقیق در مدل‌سازی فاز L_α لیپیدی، بخش قابل‌توجهی از شبیه‌سازی ماکرومولکول‌های زیستی را به خود اختصاص داده است. در این تحقیق از درشت‌دانه‌سازی سامانمند به‌منظور مدل‌سازی فاز لایه‌ای مولکول لیپید dioleoylphosphatidylethanolamine (DOPE)-1،2 استفاده کرده‌ایم. مدل درشت‌دانه بدون حلال بوده و مولکول لیپید از ۱۴ دانه تشکیل می‌شود به‌طوری‌که انرژی پتانسیل سیستم شامل جملات پیوندی، غیر پیوندی و الکتروستاتیک هست. مدل‌سازی از روی شبیه‌سازی اتمی مولکول‌های لیپید در محتوای آبی %۴۴٫۶ وزنی-وزنی با استفاده از روش معکوس بولتزمن تکرارشونده و مونت‌کارلو معکوس انجام گرفت. اگرچه همگرایی مناسب در توابع توزیع پیوندی و زاویه‌ای در پایان فرآیند معکوس بولتزمن تکرارشونده حاصل گردید، اما همگرایی دقیق در توابع توزیع پیچشی و توابع توزیع شعاعی در پایان مونت‌کارلو معکوس بدست آمد. با استفاده از پتاسیل‌های حاصله، فاز لایه‌ای L_α در کمتر از 10 نانوثانیه بدست آمد. علاوه بر این، پتانسیل‌های درشت‌دانه قادر به مدل کردن همجوشی چندلایه‌ی لیپیدی و ساختار حد واسط ذرات لیپیدی هستند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Simulation of the L_α lipid phase behavior using systematic coarse-graining of dioleoylphosphatidylethanolamine molecule

نویسندگان [English]

  • saeed mortezazadeh 1
  • yousef jamali 2

1 Department of Biophysics, Faculty of Biological Sciences, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran

2 Department of Mathematics, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran

3 professor

چکیده [English]

Among the various types of lipid phases, the bilayer structure is of particular importance in understanding the processes associated with cell membranes such as lipid membrane fusion. Hence, the research in modeling of L_α lipid phase has been a significant part of the simulation of bio-macromolecules. In this study, we have exploited the systematic coarse-graining approaches for modeling of the 1,2- dioleoylphosphatidylethanolamine (DOPE) lipid molecule. The implicit solvent coarse-grained model of the lipid molecule is composed of 14 beads so that the potential energy of the system consists terms of bonded, non-bonded, and electrostatic. Constructing the Coarse-grained model was accomplished based on the atomistic simulation of lipid molecules with the water content of 45 %wt using the methods of iterative Boltzmann inversion and inverse Monte Carlo. Although proper convergence in the bond and angle distribution functions was achieved at the end of iterative Boltzmann inversion procedure, the exact convergence in the torsion angle distribution functions and the radial distribution functions was obtained at the end of the Monte Carlo process. Using the obtained results, the lamellar L_α lipid phase was obtained in less than 10 nanoseconds. In addition, the coarse-grained potentials are capable of modeling the lipid multilayer fusion and the intermediate structure of lipidic particles.

کلیدواژه‌ها [English]

  • molecular dynamics
  • coarse-graining
  • iterative boltzmann inversion
  • inverse monte carlo