МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ МОЛЕКУЛ НЕНАСЫЩЕННЫХ ПОЛЯРНЫХ ЛИПИДОВ, МОНО- И БИСЛОЕВ

Рабинович А. Л., Рипатти П. О., Балабаев Н. К., Корнилов В. В.
Инcтитyт биoлoгии Kapeльcкoгo нayчнoгo цeнтpa РАН, 185610 Петрозаводск; *Институт математических проблем биологии РАН, 142292 Пущино
В настоящей работе проведено молекулярно-динамическое моделирование полярных диацилглицеролипидов 18:0/18:0, 18:0/18:1(n-9)cis, 18:0/18:2(n-6)cis, 18:0/18:3(n-3)cis, 18:0/20:4(n-6)cis и 18:0/22:6(n-3)cis в изолированном состоянии, а также в монослоях и бислоях, с целью изучения зависимости свойств разных мембранных систем от структуры и ненасыщенности молекул. Энергию липидных слоев вычисляли как сумму энергий отдельных молекул, межмолекулярной энергии и энергии взаимодействия всех атомов с поверхностью монослоя. При расчете энергии отдельной молекулы учитывали энергию валентных связей, валентных углов, невалентных взаимодействий, торсионных углов, неплоских отклонений атомов, примыкающих к двойным связям C=C и группе C-O. Углеводородные цепи каждой из молекул воспроизводили строго, головную группу (в положении 3 глицерина) аппроксимировали эффективным атомом. Релаксацию проводили в течение ~50 пс для каждой отдельной молекулы и ~300 пс для каждого слоя, длина траекторий соответственно 15 нс и 1 нс, шаг интегрирования 0,001 пс. Для каждой молекулы в изолированном состоянии и в слое вычислены совокупности функций распределения расстояний между парами атомов C, расположенных в разных углеводородных цепях молекулы и имеющих в них одинаковые порядковые номера с 1-го по 18-й, и совокупности функций распределения углов, образованных этими парами атомов и вершиной на атоме углерода 2 глицерина. Характер указанных функций распределения одной и той же липидной молекулы отражает степень корреляции конформационных изменений разных участков двух ее цепей в разных условиях; различия в одноименных функциях распределения разных молекул выявляют зависимость конформационного поведения от структурных особенностей молекул; разница между функциями распределения молекулы в свободном состоянии и таковыми в слое характеризует влияние на ее поведение ламеллярной организации мембраны. Получены данные о локальной подвижности фрагментов цепей, структурных и динамических корреляциях в молекулах. Функции распределения, соответствующие атомам углерода, расположенным во втором положении обеих цепей ацилов, оказались бимодальными, а положения их максимумов - одинаковыми для всех исследованных молекул. Характеристики претерпевают значительные изменения при переходе от свободных молекул к слоям. Построены функции распределения плотности атомов разных типов вдоль нормали к поверхности слоев. Результаты расчетов сопоставлены с имеющимися экспериментальными данными. Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект № 97-04-48247).