Comportamento de sondas de membrana fluorescentes em bicamadas lipídicas: combinando teoria e experiência.

A espectroscopia e a microscopia de fluorescência têm sido usadas em biofísica de membranas há décadas. Em estudos de membrana a unidade estrutural básica é a bicamada de lípidos, e como estes não fluorescem, o uso de sondas extrínsecas de membrana é uma necessidade. As simulações por dinâmica molecular (MD), ao providenciarem informação detalhada à escala atómica, representam um meio valioso para caracterizar a localização e dinâmica de sondas na bicamada, assim como a magnitude de perturbação que elas induzem na estrutura lipídica. Propriedades do fluoróforo tais como distribuição mássica, orientação, extensão de solvatação/ligações de hidrogénio, funções de distribuição radial, dinâmica rotacional e translacional, estado de agregação e energia livre de inserção na bicamada podem ser estudadas. Por outro lado, os parâmetros da bicamada incluem área por lípido, distribuições mássicas, dinâmica translacional e rotacional (grupo polar, cadeias acilo), parâmetros de ordem, orientação das moléculas de água e de grupos polares lipídicos na interface e potencial electrostático de membrana. A comparação de corridas de simulação na presença e na ausência de sonda incorporada na bicamada permite avaliar a perturbação induzida por aquela. Para validação dos parâmetros e protocolos de simulação, vários parâmetros calculados por simulação podem ser comparados com observáveis experimentais, algumas das quais obtidas usando diferentes técnicas de fluorescência, conforme comentado acima. Adicionalmente, informação detalhada única pode ser obtida à escala atómica. O projecto presente visa caracterizar em detalhe o comportamento de classes importantes de sondas de membrana por combinação de simulações de MD com experiências de fluorescência adequadas. Para cada sonda, graus de liberdade tais como concentração de sonda, fase lipídica e composição da bicamada serão explorados. Uma caracterização extensiva das propriedades da sonda inserida na bicamada, bem como do seu efeito nesta, será realizada. A informação com detalhe atómico obtida vai permitir simultaneamente racionalizar as propriedades conhecidas e revelar novas luzes sobre cada uma das sondas estudadas. Limites para o uso seguro das sondas sem indução de perturbação significativa da membrana serão estabelecidos.