مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

شبیه سازی دینامیک مولکولی دانه درشت عبور حامل دارو از غشا سلول

نویسندگان
دانشگاه صنعتی شریف
چکیده
با گسترش روزافزون صنعت داروسازی و ساخت داروهایی با عملکرد مشخص، انتقال آن به داخل سلول نیز از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. غشا سلول در برابر ترکیبات آب‌دوست غیر قابل نفوذ است و مکانیزم‌های انتقال اختصاصی برای نفوذ آن‌ها مورد نیاز است. بنابراین لزوم پیدا کردن راهی برای تسهیل عبور این داروها از غشا سلول مطرح است. در این بین پپتایدهای با قابلیت نفوذ به سلول نشان دادند که می‌توانند به عنوان حامل دارو مورد استفاده قرار گیرند چراکه توانایی عبور از غشا بدون نیاز به انرژی یا ریسپتور را دارا می‌باشند. در این پروژه به بررسی عبور یکی از این پپتایدها به نام پنتراتین از غشا سلول توسط شبیه‌سازی دینامیک مولکولی هدفمند با سرعت ثابت و با استفاده از روش دانه درشت مارتینی پرداخته شده‌است. ابتدا در یک شبیه‌سازی تعادلی جهت‌گیری پپتاید طی نزدیک شدن و نشستن بر روی غشا بررسی و نشان داده شد که برای بررسی فرآیند نفوذ آن به داخل سلول، نیازمند استفاده از دینامیک مولکولی هدفمند می‌باشیم. سد انرژی پیش‌روی این پپتاید برای نفوذ به داخل سلول و انتشار آن در داخل غشا بررسی شده‌است. در این پژوهش نشان داده می‌شود که تشکیل حفره آب برای نفوذ این پپتاید به داخل سلول باعث شکسته‌شدن سد انرژی و عبور آسان آن از غشا سلول می‌شود که با نتایج پژوهش‌های پیشین همخوانی دارد. همچنین میزان سد انرژی برای عبور این پپتاید از غشا 110 کیلوژول بر مول بدست آمد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Coarse grain molecular dynamics simulation of drug carrier penetration into cell membrane

نویسندگان English

Behzad Damichi
Milad Rismanian
Mohammad Said Saidi
Bahar Firoozabadi
چکیده English

With the increasing development of the pharmaceutical industry and producing drugs with specific performance, its transfer into cells is also very important. Cell membranes are effectively impermeable to hydrophilic compounds unless the permeation is facilitated by dedicated transport systems. As a consequence, there is much interest in finding ways to facilitate the transport of molecules across cell membranes. Cell-penetrating peptides (CPPs) in particular have shown much promise as potential delivery agents. That have been claimed to penetrate cell membranes in an energy- and receptor-independent manner. In the present investigation, the translocation of PENETRATIN into the cell membrane is carried out applying constant velocity steered molecular dynamics via MARTINI coarse grain approach. In order to study the orientation of peptide as it get closer to the membrane, equilibrium simulation is carried out and it is shown that to investigate the penetration process, we need to apply steered molecular dynamics simulation. Energy barrier upon the insertion is calculated and its diffusion in the membrane is considered. It is shown that pore formation phenomenon breaks down the energy barrier and facilitates the translocation process which is in agreement with previous researches. Furthermore, 110 kJ/mol energy barrier is obtained from simulations for this peptide.

کلیدواژه‌ها English

Drug delivery
Coarse grain molecular dynamics
steered molecular dynamics
Energy barrier calculation