Caracterização de Membranas Miméticas Lisossomais por Espalhamento de Raio X a baixos ângulos (SAXS) e Dinâmica Molecular

• Autor(a) principal: Júnior, Pedro Nunes de Oliveira
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-24102023-170428/
• topic: BMP; BMP; Dinâmica molecular; DOPG; DOPG; Membranas modelo; Microscopia ótica; Model membranes; Molecular dynamics; Optical microscopy

Membranas desempenham um papel vital em todos os sistemas biológicos, servindo como barreiras que agem na proteção e seletividade de substâncias que irão permeá-la. Lipídios são elementos fundamentais para as membranas pois desempenham um papel importante na estrutura e na função das membranas celulares. Neste trabalho, investigamos membranas miméticas de lisossomos e endossomos, compostas pelo lipídio (Bis(monoaclyglycero)phosphate) BMP em dois estados de protonação: desprotonado, que corresponde ao pH 7,4 do citosol, e protonado, com pH 4,5 correspondente ao pH lisossomal. Para isso, estudamos lipossomos miméticos de membrana, as vesículas unilamelares gigantes (GUVs), através da metodologia de microscopia de contraste de fase. Foram exploradas composições 1:0, 1:3, 1:1, 3:1 e 0:1 das misturas lipídicas POPC:BMP (sendo POPC 1-palmitoil-2-oleoil-sn-glicero-3-fosfatidilcolina), onde os pHs 7,4 e 4,5 foram reproduzidos ambos com o tampão Britton-Robinson. Além disso, foram exploradas simulações de dinâmica molecular (MD) de membranas modelo de BMP nos dois estados de protonação, com o objetivo de investigar possíveis mudanças conformacionais dos mesmos na estrutura da bicamada lipidica, além de comparar os resultados com os obtidos com simulação de membrana de DOPG (1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phospho-(1\'-rac-glycerol)), pois este possui diversas similaridades estruturais com o BMP. Das medidas de microscopia ótica, os resultados evidenciaram que, com o aumento da concentração de BMP na composição da membrana, aparecem outras formas de agregados lipidicos distintos às GUVs esféricas normalmente observadas para POPC e com contraste ótico bem definido. Esses grupos de estruturas novas podem apresentar multivesiculas, separações lipídicas, surgimento de calotas na superfície das vesículas, perda de contraste parcial ou total da vesícula e agregados vesiculares, sendo esses efeitos mais expressivos quando o pH da solução é ácido. Os dados de simulação de dinâmica molecular apresentaram um menor grau de hidratação da cabeça polar do lipídio BMP protonado em relação ao desprotonado e um aumento no grau de ordenamento das caudas de hidrocarbonetos dentro da bicamada lipídica. A variação da hidratação também pode ser observada através dos perfis de densidade eletrônica das três bicamadas simuladas. O maior empacotamento das caudas de hidrocarbonetos vem acompanhado da diminuição de área superficial média ocupada por BMP protonado em relação ao desprotonado e ao DOPG. Por fim, foram detectadas ligações de hidrogênio do tipo intramoleculares entre o lipídio BMP protonado e o grupamento glicerol da própria cauda, dando origem a uma hipótese de possível flipping da cabeça polar lipídica na direção das caudas para cerca de 10 % dos lipídios durante a simulação de 300 ns.