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Modelización de Biomembranas
Víctor Cruz Biofísica Macromolecular(BIOPHYM)Departamento de Física MacromolecularInstituto de Estructura de la Materia – CSIChttp://www. gemppo.iem.csic.es/gemppo/[email protected]
13 de Abril de 2011
Estructura de la Biomembrana
Características de la biomembrana
Permite separar los medios intra y extracelulares Es responsable de la comunicación entre los dos medios Multitud de fenómenos biológicos tienen lugar en su superficie ……. Su Estructura detallada es difícil de determinar experimentalmente. La simulación puede aportar información dificilmente obtenible por
otro medio.
Modelos de Simulación
Sistemas compuestos por un gran número de átomos. Nivel atomístico tratado con modelos de Mecánica Molecular Clásica. Modelos de Mesoescala para sistemas mas grandes
Información resultante•Detalle atomístico de la estructura de proteinas transmembrana•Dinámica de procesos biológicos en el entorno de la membrana
Receptores de Cannabinoides
Rayos X: estructura cristalina de Rodopsina Bovina
TEMPLATE
G-protein Receptors (7 helices transmembrana) conectados
por loops extra e intracelulares
Loops Extracelulares
Loops Intracelulares
Paqueteα-TMHs
Receptor de Cannabinoides
CB1
Receptor de Cannabinoides
CB2
Modelos porHomologia
Construcción del modelo
ModeloCB1 ó CB2
Bicapa lipídica de POPC (512 lipidos)
+
La proteina se inserta en la bicapa y se eliminan los
lípidos que colapsan.Tamaño: 12.6nm x 13.1nm x 12.4nm
~ 162000 atomos
Agua +
Contra iones
PROTOCOLO DE SIMULACION
1) Minimizar la Energía Potencial del sistema
2) 7ns Dinámica Molecular para equilibrar el sistema
3) 50 ns de producción de Dinámica Molecular
Simulación de Dinámica Molecular
Algunos Resultados: Discordancia Hidrofóbica
α ≈ 29º
<αMD>(CB2) = 24.4 ± 1.7º
<αMD >(CB1) = 14.0 ±1.5º
Algunos Resultados: Deformación de la Bicapa
Asociado a “rafts” lipídicos
Siguiente Paso: Docking de ligandos
Colaboración con el Inst. de Química Médica. CSIC
•Evaluación de la Energía de Interacción ligando-receptor.•Comparación con afinidades experimentales.•Propuestas de modelos farmacofóricos para diseño de nuevos fármacos.
Miles de “dockings” entre varios ligandos y cada receptor
Perspectivas futuras: Proyecto Ibercivis
CIUDADANO:-Un Ordenador Personal y acceso a una Red de Banda Ancha.-Recursos de tiempo de CPU y memoria que no usa al 100%
CIENTIFICO:-Miles de cálculos que realizar. Se pueden fragmentar. -Cada fracción de cálculo requiere pocos recursos.
Hace participe al ciudadano de sus investigaciones.
3. Perspectivas futuras: Proyecto Ibercivis
Servidor de BoincCiudadano
¿Estoy ocupado?SI :Sigo
NO
Inicia Cálculos
Finaliza el Cálculo
Si el usuario trabaja el cálculo se detiene
Envía Resultados
Envía un trabajo
Internet
Solicita Trabajo
Contacto
Víctor Cruz: [email protected]
Javier Ramos: [email protected]
www.gemppo.iem.csic.es
Proyecto Ibercivis (http://www.ibercivis.es) :Neurosim
www.biophym.iem.csic.es
Javier Martinez-Salazar: [email protected]
