-
Investigadores do CiQUS avalían o comportamento de nanotubos peptídicos inseridos na membrana celular para o transporte de substancias..
-
Compararon distintos modelos de simulación da auga no interior destas estruturas empregando técnicas de Dinámica Molecular.
-
O estudo, publicado en ACS Nano, é un punto de referencia para validar novos modelos de simulación da auga en contornas confinadas.
Referencia
Martin Calvelo, Charlotte I. Lynch, Juan R. Granja, Mark S. P. Sansom and Rebeca Garcia-Fandiño. Effect of Water Models on Transmembrane Self-Assembled Cyclic Peptide NanotubesACS Nano 2021, 15, 4, 7053–7064
Os nanotubos formados polo autoensamblaje de determinados ciclopéptidos poden utilizarse como canles de paso a través da membrana celular, replicando funcións específicas dos sistemas de transporte natural. Nesta ocasión, investigadores do CiQUS avaliaron o comportamento das moléculas de auga no interior destes nanotubos recorrendo a técnicas de Dinámica Molecular (MD). Tras comparar distintos modelos de simulación da auga, os resultados obtidos abren a porta á validación de novos modelos teóricos especificamente deseñados para simular o comportamento das moléculas de auga en sistemas confinados.
A membrana que rodea as células dos organismos vivos regula o intercambio de substancias entre o interior e o exterior celular, entre outras funcións. Entre as capas de lípidos que forman a membrana insérense determinadas estruturas capaces de transportar auga, ións ou outras moléculas. O mal funcionamento destas canles transmembrana relacionouse con enfermidades como a fibrose quística, aínda que tamén poden actuar como sensores ou secuenciadores de DNA. Os recentes avances en nanotecnoloxía permitiron deseñar numerosas canles sintéticas para replicar as funcións específicas destes sistemas de transporte biolóxicos, en termos de afinidade, eficiencia, estabilidade e selectividade. Neste sentido, os nanotubos formados polo autoensamblaje de péptidos cíclicos son un candidato prometedor. Estes sistemas orientan as cadeas de aminoácidos cara ao exterior do tubo, deixando unha cavidade no seu interior que podería ser usada para o transporte de moléculas.
Supercomputación para estudar o comportamento das moléculas
A Dinámica Molecular é unha técnica computacional que emprega ecuacións para simular o movemento dos átomos nun sistema, permitindo unha completa caracterización espazo-temporal da súa estrutura e do seu comportamento dinámico. Ademais, esta técnica permite estudar as propiedades das moléculas confinadas na nanoescala. O comportamento da auga e os ións encerrados dentro dos estreitos confíns dun poro hidrofóbico subnanométrico é moi diferente ao do mundo macroscópico. Esta resolución atómica permítelle chegar onde outros métodos experimentais non chegan pero a fiabilidade destas simulacións depende, entre outros factores, da precisión dos modelos teóricos utilizados.
O equipo do CiQUS liderado polo Prof. Juan R. Granxa e a Dra. Rebeca García Fandiño utilizou a Dinámica Molecular para analizar o comportamento dos ciclopéptidos inseridos na membrana lipídica celular. No estudo, realizado en colaboración co grupo do Prof. Mark Sansom da Universidade de Oxford e publicado na revista ACS Nano, os investigadores avaliaron o comportamento de catro modelos de simulación de auga diferentes no interior destes nanotubos observando que a dinámica das moléculas de auga e as súas interaccións cos péptidos presentes nos nanoporos dependen do modelo de auga empregada. Todos os cálculos foron levados a cabos no Centro de Supercomputación de Galicia (CESGA). “Ningún destes modelos foi deseñado especificamente para simulacións de auga en nanotubos, e en ausencia de datos estruturais e dinámicos experimentais, non é posible avaliar cal deles modela con máis precisión a realidade” sinala Martín Calvelo, autor principal do estudo e membro do grupo. Os autores apuntan a que o traballo é un punto de referencia para poder levar a cabo experimentos nun laboratorio clásico, abrindo a porta á validación de modelos de auga en sistemas confinados e por tanto, máis precisos.