Efeito de Íons Al3+, Na+ e Cl- em Bicamadas de Lipídio A : estudo metodológico e estrutural por dinâmica molecular

Abstract

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+.