Efeito de Íons Al3+, Na+ e Cl- em Bicamadas de Lipídio A : estudo metodológico e estrutural por dinâmica molecular
O Lipídio A é um dissacarídeo fosforilado contendo um número váriavel de cadeias aciladas e são uma pequena parte da estrutura da molécula de lipopolissacarídeo (LPS) que compõe a membrana externa de bactérias Gram-negativas. O Lipídio A é um poderoso estimulante do sistema imune inato e adaptativo...
| Main Author: | SILVA, Andresa Messias da |
|---|---|
| Other Authors: | SOARES, Thereza |
| Format: | masterThesis |
| Language: | por |
| Published: |
Universidade Federal de Pernambuco
2020
|
| Subjects: | |
| Online Access: |
https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/38037 |
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ir-123456789-380372020-09-18T05:15:14Z Efeito de Íons Al3+, Na+ e Cl- em Bicamadas de Lipídio A : estudo metodológico e estrutural por dinâmica molecular SILVA, Andresa Messias da SOARES, Thereza PONTES, Frederico José de Santana http://lattes.cnpq.br/0899869422052525 http://lattes.cnpq.br/7252959688681950 http://lattes.cnpq.br/4630083801888780 Lipídio A Alumínio Rigidificação de membranas O Lipídio A é um dissacarídeo fosforilado contendo um número váriavel de cadeias aciladas e são uma pequena parte da estrutura da molécula de lipopolissacarídeo (LPS) que compõe a membrana externa de bactérias Gram-negativas. O Lipídio A é um poderoso estimulante do sistema imune inato e adaptativo de mamíferos e é o principal responsável pela endotoxicidade de bactérias Gram-negativas. Nos últimos anos, o Lipídio A monofosforilado combinado com sais de alumínio tem sido comumente usado como adjuvante de vacinas, pois induz perfis de citocinas similares como LPS, mas é pelo menos 100 vezes menos tóxico. Neste trabalho, investigamos a influência de cátions alumínio em bicamadas de Lipídio A mono- e difosforilado usando simulações atômisticas de dinâmica molecular em diferentes regimes de concentração salina: (a) 0 mM, em que íons Al3+ foram adicionados apenas para neutralizar a carga total do sistema; (b) 150 mM de AlCl3 e (c) 150 mM de NaCl. O protocolo das simulações foi decidido após extensos testes relacionados às configurações iniciais, tratamento eletrostático de longo alcance e etapas de termalização e equilibração. Os testes metodológicos apontaram que para sistemas bastante carregados, como os estudados neste trabalho, o ideal é realizar uma minimização de energia seguida de etapas NVT e NpT, pois isso fornece uma melhor distribuição das velocidade das partículas, resultando em valores mais estáveis de pressão e energia cinética no início da fase NpT. Este protocolo permite que os sistemas atinjam de maneira mais rápida a fase de equilíbrio em relação ao protocolo anteriormente utilizado. A estrutura do Lipídio A na montagem das bicamadas não influenciou significativamente a estrutura final das simulações, mas interferiu no tempo necessário para atingir a fase equilibrada dos sistemas. Em relação ao efeito do cátion Al3+, foi observado que de forma geral o cátion provoca rigidez e grande ordenamento nas cadeias aciladas do Lipídio A, favorecendo a planaridade das bicamadas lipídicas. Nestes sistemas são obtidos valores de parâmetro de ordem típicos de membranas na fase gel. Entretando, o cátion Na+ diminui estes efeitos provocados pelo cátion Al3+, tornando os lipídios mais fluidos e desordenados. Este aumento da desordem dos lipídios é devido a maior hidratação das membranas provocada pela presença dos cátions Na+. FACEPE Lipid A is a phosphorilated disacharide with a variable number of acyl chains and comprises a small region on Lipopolysaccharide molecules, which are the main componente of Gram-negative bactéria external membrane. Lipid A i salso na immune system estimulant and main responsible for the bactéria endotoxicity. In the last years, monophosphorilated Lipid A combined with aluminum salts have been used as vaccine adjuvants due agonistic properties and low toxicity. In this word we investigate the influence of aluminum cátion on mono- and diphosphorilated Lipid A bilayers of Escherichia coli through atomistic molecular dynamics simulations at three diferente saline concentrations: (a) 0mM, Al3+ just added in order to neutralize the simulation boxes, (b) 150 mM of AlCl3 and (c) 150 mM of NaCl. Simulation protocol was decided after tests on initial configurations, long range electrostatic treatment and thermalization/equilibration steps. Our methodological test pointed out a minimization energy followed by NVT and NpT stages are the best protocol for highly charged systems like Lipid A. This protocol provided more stable values of pressure and kinetic energy for the particles in comparison the lenght of equilibration phase, but without prejudice to equilibrated phase space achievement. In general, aluminum cation induces rigidification and ordering at the Lipid A acyl chains fomenting planar bilayers with structural properties compatible with a gel phase. Our analysis shows a highly hidrated aluminum cation placed at the bilayer interface and coordinating with Lipid A phosphate groups. Sodium cátions shows an opposite effect on system, in other words, induces more fluidity on bilayers and less structuration on water in its neighborhood. 2020-09-17T18:41:10Z 2020-09-17T18:41:10Z 2019-12-18 masterThesis SILVA, Andresa Messias da. Efeito de Íons Al3+, Na+ e Cl- em Bicamadas de Lipídio A: estudo metodológico e estrutural por dinâmica molecular. 2019. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2019. https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/38037 por openAccess Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ application/pdf Universidade Federal de Pernambuco UFPE Brasil Programa de Pos Graduacao em Quimica |
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REPOSITORIO UFPE |
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Lipídio A Alumínio Rigidificação de membranas |
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O Lipídio A é um dissacarídeo fosforilado contendo um número váriavel de cadeias aciladas e são uma pequena parte da estrutura da molécula de lipopolissacarídeo (LPS) que compõe a membrana externa de bactérias Gram-negativas. O Lipídio A é um poderoso estimulante do sistema imune inato e adaptativo de mamíferos e é o principal responsável pela endotoxicidade de bactérias Gram-negativas. Nos últimos anos, o Lipídio A monofosforilado combinado com sais de alumínio tem sido comumente usado como adjuvante de vacinas, pois induz perfis de citocinas similares como LPS, mas é pelo menos 100 vezes menos tóxico. Neste trabalho, investigamos a influência de cátions alumínio em bicamadas de Lipídio A mono- e difosforilado usando simulações atômisticas de dinâmica molecular em diferentes regimes de concentração salina: (a) 0 mM, em que íons Al3+ foram adicionados apenas para neutralizar a carga total do sistema; (b) 150 mM de AlCl3 e (c) 150 mM de NaCl. O protocolo das simulações foi decidido após extensos testes relacionados às configurações iniciais, tratamento eletrostático de longo alcance e etapas de termalização e equilibração. Os testes metodológicos apontaram que para sistemas bastante carregados, como os estudados neste trabalho, o ideal é realizar uma minimização de energia seguida de etapas NVT e NpT, pois isso fornece uma melhor distribuição das velocidade das partículas, resultando em valores mais estáveis de pressão e energia cinética no início da fase NpT. Este protocolo permite que os sistemas atinjam de maneira mais rápida a fase de equilíbrio em relação ao protocolo anteriormente utilizado. A estrutura do Lipídio A na montagem das bicamadas não influenciou significativamente a estrutura final das simulações, mas interferiu no tempo necessário para atingir a fase equilibrada dos sistemas. Em relação ao efeito do cátion Al3+, foi observado que de forma geral o cátion provoca rigidez e grande ordenamento nas cadeias aciladas do Lipídio A, favorecendo a planaridade das bicamadas lipídicas. Nestes sistemas são obtidos valores de parâmetro de ordem típicos de membranas na fase gel. Entretando, o cátion Na+ diminui estes efeitos provocados pelo cátion Al3+, tornando os lipídios mais fluidos e desordenados. Este aumento da desordem dos lipídios é devido a maior hidratação das membranas provocada pela presença dos cátions Na+. |
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