Um artigo de autoria de uma equipe de cientistas do Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) caracterizou como as diferentes membranas celulares se comportam.

"Membranas diferentes em diferentes partes do corpo têm diferentes resistências de barreira que são necessárias para que os medicamentos penetrem nelas e cheguem ao órgão, "disse Tim Carpenter, um biofísico computacional na Divisão de Biociências e Biotecnologia do Laboratório e um dos autores principais do artigo.

As membranas celulares são a pele ou cobertura das células do corpo e são compostas por milhões de lipídios, os blocos de construção das membranas.

Uma das imagens do trabalho da equipe foi capa do principal jornal da biologia quantitativa. A imagem deles, mostrando seis visualizações computacionais diferentes de uma membrana celular para uma única célula cerebral, foi apresentado como matéria de capa em uma edição especial da Biophysical Journal , que se concentra na biofísica do cérebro e é publicado pela Biophysical Society.

“Um dos insights mais interessantes que descobrimos foi que havia diferenças sutis no comportamento de diferentes membranas que só se tornaram aparentes nas simulações em grande escala. Essas diferenças teriam sido negligenciadas em qualquer simulação que usasse um número menor de lipídios.

"Estas são algumas das maiores simulações deste tipo já publicadas, ao considerar o tamanho do sistema, a duração das simulações e a complexidade da membrana, "Carpenter acrescentou.

Com efeito, as propriedades das proteínas e das moléculas de drogas podem ser modificadas pelo ambiente da membrana.

"Como resultado, se quisermos estudar e prever com precisão como proteínas e drogas se comportam por conta própria, ou ao interagir uns com os outros, é importante estudá-los no ambiente correto. A influência da membrana pode significar que a mesma droga e a mesma proteína podem interagir de forma diferente em diferentes órgãos do corpo, "Carpenter disse.

Co-autor principal de Carpenter, o biofísico computacional Helgi Ingolfsson, observou que considerou o estudo da equipe - "Lipidômica computacional da membrana plasmática neuronal" - "extremamente interessante" por várias razões.

"Criar uma mistura de membrana plasmática neuronal realisticamente complexa foi bastante desafiador e destacou uma série de lacunas na compreensão atual da biologia da membrana, "Ingolfsson disse.

"Ambos os modelos de membrana humana neuronal e média - indiscutivelmente os modelos de lipídios de membrana plasmática mais complexos em termos de composição até hoje - mostraram mistura de lipídios laterais não ideais em diferentes escalas de tempo e comprimento, demonstrando a complexidade inerente das membranas biológicas. "

Além de Carpenter e Ingolfsson, a equipe que produziu o Biophysical Journal a história de capa incluía os cientistas da computação Harsh Bhatia e Peer-Timo Bremer e a química computacional Felice Lightstone, tudo de LLNL; e Siewert-Jan Marrink, professor de dinâmica molecular na Universidade de Groningen, na Holanda.

As simulações de computador exigiram cerca de 5 milhões de horas de unidade central de processamento (CPU) em dois computadores LLNL, Cab and Syrah. Se as simulações tivessem sido executadas em um laptop quad-core, eles teriam exigido cerca de 140 anos.