شبیه سازی دینامیک مولکولی چندمقیاسی بازآرایی دولایه ی لیپیدی در سرطان: پیامدهای بیوفیزیکی گذار از حالت نرمال به سرطانی در غشای سلول پستان

مقدمه:  غشای سلول های سرطانی با تغییر در ترکیب لیپیدی و از دست دادن تقارن خود، نقش مهمی در پیشرفت تومور و مقاومت دارویی ایفا می کنند. این تغییرات لیپیدومیک به طور مستقیم بر ویژگی های ساختاری، بیوفیزیکی و نفوذپذیری غشا اثر می گذارند. هدف از این مطالعه، بررسی چند مقیاسی پیامدهای بیوفیزیکی در غشای سلول پستان در گذار از حالت فیزیولوژیک به سرطانی است. روش کار: مدل های غشای طبیعی و سرطانی پستان بر اساس داده های لیپیدومیک گزارش شده طراحی شدند. مدل طبیعی شامل ترکیبی نامتقارن در دو لایه بود، در حالی که در مدل سرطانی، تقارن لیپیدی بین لایه ها برقرار شد و مقادیر فسفاتیدیل سرین و فسفاتیدیل اتانول آمین در لایه خارجی افزایش یافت. شبیه سازی ها در دو مقیاس تمام اتمی با میدان نیروی CHARMM۳۶m به مدت ۲۰۰ نانوثانیه و درشت دانه با میدان نیروی Martini ۲.۲ به مدت ۵ میکروثانیه انجام شد. پارامترهای ضخامت دولایه، مساحت به ازای هر لیپید، میزان درهم رفتگی زنجیره ها، پارامتر نظم و ضریب انتشار جانبی محاسبه و مقایسه شدند. یافته ها: تحلیل جامع شاخص های ساختاری و دینامیکی نشان داد که غشای سرطانی با افزایش ضخامت و کاهش مساحت سطح به ازای هر لیپید همراه است. افزون بر این، افزایش پارامتر نظم زنجیره های آسیل و کاهش ضریب انتشار جانبی در غشای سرطانی مشاهده شد که با کاهش درهم رفتگی زنجیره ها تطابق کامل دارد. نتایج شبیه سازی های درشت دانه نیز روندهای مشابهی را تایید کردند. نتیجه گیری: این تغییرات فیزیکوشیمیایی نشان می دهند که دگرگونی پروفایل لیپیدی در سلول های سرطانی، غشا را به وضعیتی متراکم تر، صلب تر و با تحرک جانبی کمتر سوق می دهد. از آنجا که این تغییرات می توانند مستقیما بر نفوذپذیری ترکیبات درمانی تاثیر بگذارند، توجه به ویژگی های بیوفیزیکی غشای سرطانی به عنوان یک هدف دارویی بالقوه در طراحی درمان های نوین از اهمیت بالایی برخوردار است.

کلیدواژه ها:

All-Atom molecular dynamics ، Cancer ، Coarse-Grained simulation ، Lipid asymmetry ، Membrane ، سرطان ، شبیه سازی درشت دانه ، عدم تقارن لیپیدی ، غشا ، دینامیک مولکولی تمام اتمی