English
!

Доклады

Структурные особенности липидных монослоев DMPS при фазовых переходах, исследованные методами молекулярной динамики и рентгеновской рефлектометрии

Хомич Д.А., Нестеренко А.М1, Волков Ю.А.2, Асадчиков В.Е.2, Тихонов А.М.3, Ермаков Ю.А.4

МГУ им. М.В. Ломоносова, Биологический факультет, каф. биофизики; siferosu@gmail.com

1НИИ ФХБ им. А.Н.Белозерского МГУ

2ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН

3Институт физических проблем им. П.Л. Капицы РАН

4ИФХЭ им. А.Н.Фрумкина РАН

Молекулы фосфолипидов, оказываясь на границе раздела фаз, формируют двумерную пленку(ленгмюровский монослой). В процессе латерального сжатия повышается поверхностное давление и происходит фазовый переход монослоя из состояния двумерной жидкости в гелевую (жидкокристаллическую) фазу. В данном исследовании были сконструированы и проанализированы монослои димиристоилфосфатидилсерина(DMPS) на поверхности водного раствора электролита (~100 мМ KCL), для чего были использованы теоретический метод молекулярной динамики(MD) и экспериментальный метод рентгеновской рефлектометрии(XRR). Метод MD активно используется для моделирования липидных монослоев в аналогичных исследованиях, однако для получения наиболее точных данных требуется параллельное использование методов прямых наблюдений структурных параметров. MD расчеты проводилась в полноатомном силовом поле CHARMM36, с использованием программного пакета GROMACS. В экспериментах и расчетах были использованы системы с фиксированной площадью на липид, точки были выбраны по диаграмме сжатия.

Анализ кривых отражения проводился в предположении, что монослой содержит два суб-слоя, что позволило восстановить профиль электронной плотности монослоя. Этот профиль хорошо согласуется с профилем, полученным в MD. Кроме того, MD демонстрирует, что один суб-слой соответствует области липидных хвостов, а второй соответствует полярной области, содержащей связанные молекулы воды. MD визуализация системы демонстрирует переход липидной фазы в кристаллическое состояние в результате упорядочения углеводородных хвостов, тогда как толщина полярной области DMPS остается практически неизменной. Суммарная толщина монослоя увеличилась с 20±3 до 28±2 А^2 в жидком и твердом состояниях соответственно. При этом процессе гидратация полярных групп уменьшается как минимум в два раза. При анализе данных MD выяснилось, что толщина монослоя в жидкой фазе составляет около 25А в твердой - 30А. Зависимость полного потенциала системы от площади на липид, полученная из MD, также качественно совпала с аналогичной зависимостью, полученной методом ленгмюровского монослоя(LM). Хорошее согласие между данными метода MD, XRR и LM позволяет нам сопоставлять изменения потенциала Вольта с определенными молекулярными структурами.

© 2004 Дизайн Лицея Информационных технологий №1533