Influência de anestésico na estrutura e dinâmica de membrana celulares: modelação e simulação

Abstract

O trabalho desenvolvido nesta tese teve como objetivo de avaliar as alterações produzidas pelas moléculas anestésicas (xenon molecular) nas membranas que possam influenciar o processo de neurotransmissão. Com esse intuito, avaliamos várias propriedades estruturais e dinâmicas de modelos de membranas celulares (bicamadas lipídicas) na presença e na ausência de moléculas anestésicas, recorrendo à simulação computacional (dinâmica molecular). Foram contruídos vários modelos de membrana, com um, dois ou três lípidos, com a seguinte composição relativa. DLPC, DPPC, DPPC/DLPC (1:1), DOPC, SM, DOPC/SM/CHOL (2:2:1), POPC, POPC/SM/CHOL (2:2:1), DOPE, DPPC e DOPE/DPPC/CHOL. Estas membranas foram simuladas na ausência de anestésico (para efeitos de validação e comparação) e na presença de concentrações baixas de xenon molecular (4 e 8 Xe por membrana). Estes sistemas foram então simulados utilizando o método de dinâmica molecular e os resultados analisados em busca de diferenças. Os resultados mostraram que a molécula xénon interage com todas bicamadas e que, estas, sofrem alterações mensuráveis das suas propriedades em consequência dessa interação; Abstract: Influence of Anesthetic on Cell Membrane Structure and Dynamics - Modeling and Simulation The work developed in this thesis had as objective to evaluate the changes produced by the anesthetic molecules (molecular xenon) in the membranes that can influence the process of neurotransmission. With this in mind, we evaluated several structural and dynamic properties of cell membrane models (lipid bilayers) in the presence and absence of anesthetic molecules, using computational simulation (molecular dynamics). Several membrane models were constructed with one, two or three lipid types, with the following relative composition. DLPC, DPPC, DPPC/DLPC (1:1), DOPC, SM, DOPC/SM/CHOL (2:2:1), POPC, POPC/SM/CHOL (2:2:1), DOPE, DPPC and DOPE/DPPC/CHOL. These membranes were simulated in the absence of anesthetic (for validation and comparison purposes) and in the presence of low concentrations of molecular xenon (4 and 8 Xe per membrane). These systems were then simulated using the molecular dynamics method and the results analyzed for differences. The results showed that the xenon molecule interacts with all bilayers and that they undergo measurable changes in their properties as a result of this interaction.