A Influência de Cátions na Membrana de Lipopolissacarídeos de Pseudomonas aeruginosa PAO1

Abstract

A membrana externa de bactérias Gram- negativas é constituida majoritariamente de lipopolissacárideo (LPS) e fosfolipídeo. Cada unidade de LPS é constituida por até três partes, o lipídeo A, o Core e outra nem sempre presente chamada antígeno-O. O lípideo A tem um maior carater apolar, embora possua grupos fosfatos. Já o core é a região mais carregada do LPS e possui não apenas açucares fosforilados, mas também carboxilados. Desta maneira, a superfície da membrana de LPS é negativa e a interação com os cátions necessária para neutralizar a carga da membrana. Por isso, estas membranas possuem alta capacidade em adsorver cátions e assim são candidatas a serem utilizadas como agente biorremediadores, na captura por exemplo de radionuclídeos. Numa perspectiva de saúde, o LPS atua como um antigeno para o sistema imunológico de mamíferos e a sua ação pode auxiliar a causar não apenas febre, mas até levar a morte individuos imunocomprometidos. A bactéria Gram-negativa Pseudomonas aeruginosa é um destes patógenos nosocomiais oportunistas e tem sido apontada como uma das principais responsáveis por provocar a morte de pacientes portadores de fibroce cística. A estrutura supramolecular das membranas de LPS afetam não apenas a sua permeabilidade, mas ainda a ativação do sistema imunológico do hospedeiro no momento da infecção. Para uma descrição a nível molecular da influência dos cátions, Na+ , K+, Ca2+, Mg2+ , Zn2+ e Ba2+ na membrana de LPS utilizamos uma abordagem teórica baseada na dinâmica molecular clássica atomística. O modelo da membrana foi uma bicamada constituida de 72 unidades de LPS de Pseudomonas aeruginosa do quimiotipo PAO1 ancorados em 180 moléculas de 1,2-dipalmitoil-3-fosfatidil-etanolamina (DPPE) considerando o pH = 7 e temperatura de 300K. Os resultados das análises das simulações indicaram que as membranas de LPS suportam um nível de hidratação maior do que as bicamadas de fosfolipídeos e além disso os cátions tendem a provocar a ligação cruzada entre as unidades de LPS. Ainda, o aumento do raio de hidratação dos cátions, bem como a diminuição da ligação cruzada entre as unidades de LPS tendem a promover a transição da membrana de um estado lamelar para não lamelar. Deste modo, os resultados sugerem que a escolha combinada da valência do cátion e sua capacidade relativa de coordenar os grupos fosfatos e moléculas de água podem servir como regra para modular propriedades das membranas de LPS como estrutura supramolecular, fluidez e hidratação.