نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه آموزشی بیوفیزیک، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه تربیت مدرس، شهر تهران، کشور ایران

2 دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

نانودیسک‌های دولایه ساختارهایی هستند که از دولایه غشایی فسفولیپیدی تشکیل شده‌اند و بین دولایه محتویات یا مولکول‌های آبی وجود ندارد. نانودیسک‌های چهارلایه در واقع شبیه سلول طبیعی هستند که از دو طرف بر آن فشار وارد شده است مثل ساختار گلبول قرمز خون که از دوطرف فرورفتگی دارد. ساختار نانودیسک قادر است داروهای محلول در آب را در بخش سطحی آبدوست خود و داروهای محلول در چربی را در داخل دو لایه خود که محیط آبگریز است، پوشش دهد. سنتز نانودیسک‌ها در محیط آزمایشگاهی و تجربی بسیار زمان‌بر و هزینه‌بر است. لذا در این تحقیق ساختار نانودیسکی با ترکیبی از مولکول‌های اسفنگومیلین جنین جوجه (DPSM) و کلسترول (CHOL) طراحی و ساخته شد. که برای انجام این کار از رویکرد شبیه‌سازی دینامیک مولکولی استفاده شد. بعد از انجام فرایند شبیه سازی، نتایج و آنالیزهای بدست آمده از مطالعه شبیه سازی دینامیک مولکولی نشان داد که مولکول‌های انتخابی ساختار نانودیسکی ایجاد کردند که ناشی از خواص شیمی-فیزیکی فسفولیپید اسفنگومیلین جنین جوجه و مولکول کلسترول است. لازم به ذکر است که فسفولیپید اسفنگومیلین جنین جوجه ساختار هندسی مخروطی و همچنین گروه سری بزرگتری نسبت به لیپیدهای دیگر داشته که موجب می‌شود که تمایل این مولکول به ایجاد ساختار نانودیسکی زیاد شود. مولکول کلسترول در بین فسفولیپیدهای اسفنگومیلین جنین جوجه قرار می‌گیرد و با آنها میانکنش برقرار می‌کند. این ویژگی مولکول کلسترول باعث افزایش پایداری ساختار نانودیسک می‌شود. آنالیزهای انرژی شامل انرژی کل، انرژی میانکنش‌های واندروالس و الکترواستاتیک نشان دادند که ساختار نانودیسک ایجاد شده به ثبات و پایداری مناسبی رسیده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

A nanodisc structure design from sphingomyelin of chicken egg phospholipid (DPSM) and cholesterol (CHOL) and its formation study: a coarse-grained molecular dynamics simulation

نویسندگان [English]

  • jalil parchekani choozaki 1
  • Majid Taghdir 2

1 Department of biophysics, Biological sciences faculty, Tarbiat Modares University, Tehran,Iran

2 Tarbiat Modares University

چکیده [English]

Double-layer nanodiscs are structures made up of phospholipids double-layer membrane and do not exist between the double-layer of any contents or water molecules. Quadruple nanodiscs are actually like a normal cell that pushes on both sides of the body, such as the red blood cell structure that is pushing on both sides. The structure of nanodisc can cover water-soluble drugs in its hydrophilic superficial and fat-soluble drugs within its two layers, which is a hydrophobic environment. Synthesis of nanodiscs in experimental environments is time-consuming and costly. Therefore, in this research, the nanodisc structures from Egg sphingomyelin (DPSM) and Cholesterol (CHOL) molecules were designed and constructed. In order to do this goal, a molecular dynamics simulation approach was used. The results and analyses obtained from the simulations showed that selective molecules created a nanodiscs structure that resulted from the physicochemical properties of the DSPC and cholesterol molecules. It should be noted that the DSPC molecule has a cone-shaped geometric structure as well as a larger group than other lipids, which makes the molecule's tendency increase to create a nanodisc structure. The cholesterol molecule is located in the DPSM phospholipids and interacts with them. This feature of the cholesterol molecule increases the stability of the nanodiscs structures. Energy analyzes including total energy, van der Waals and electrostatic interactions energy showed that the created nanodisc structures, suitably reached to final structural stability.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: molecular dynamics simulation
  • nanodisc
  • the formation of nanodiscs
  • Cholesterol
  • phospholipid