Un artículo escrito por un equipo de científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) ha caracterizado cómo se comportan las diferentes membranas celulares.

"Diferentes membranas en diferentes partes del cuerpo tienen diferentes fortalezas de barrera que se requieren para que los medicamentos las penetren y lleguen al órgano, "dijo Tim Carpenter, biofísico computacional en la División de Biociencias y Biotecnología del Laboratorio y coautor principal del artículo.

Las membranas celulares son la piel o cubierta de las células del cuerpo y están compuestas por millones de lípidos, los componentes básicos de las membranas.

Una de las imágenes del equipo de su trabajo apareció en la portada de la principal revista de biología cuantitativa. Su imagen, mostrando seis visualizaciones computacionales diferentes de una membrana celular para una sola célula cerebral, apareció como la historia de portada en un número especial de Revista biofísica , que se centra en la biofísica del cerebro y es publicado por la Sociedad Biofísica.

"Una de las ideas más interesantes que encontramos fue que había diferencias sutiles en el comportamiento de diferentes membranas que solo se hicieron evidentes en las simulaciones a gran escala. Estas diferencias se habrían pasado por alto en cualquier simulación que utilizara cantidades más pequeñas de lípidos.

"Estas son algunas de las simulaciones más grandes de este tipo jamás publicadas, al considerar el tamaño del sistema, la duración de las simulaciones y la complejidad de la membrana, "Agregó Carpenter.

En efecto, las propiedades tanto de las proteínas como de las moléculas de los fármacos pueden ser modificadas por el entorno de la membrana.

"Como resultado, si queremos estudiar y predecir con precisión cómo se comportan tanto las proteínas como los fármacos por sí mismos, o al interactuar entre sí, es importante estudiarlos en el entorno adecuado. La influencia de la membrana puede significar que el mismo fármaco y la misma proteína podrían interactuar de manera diferente en diferentes órganos del cuerpo. "Dijo Carpenter.

Coautor principal de Carpenter, biofísico computacional Helgi Ingolfsson, señaló que pensaba que el estudio del equipo, "Lipidómica computacional de la membrana neuronal del plasma", era "extremadamente interesante" por varias razones.

"La creación de una mezcla de membranas plasmáticas neuronales realmente compleja fue bastante desafiante y destacó una serie de lagunas en la comprensión actual de la biología de las membranas, "Dijo Ingolfsson.

"Tanto el modelo neuronal como el de membrana humana promedio, posiblemente los modelos de lípidos de la membrana plasmática de composición más compleja hasta la fecha, mostraron una mezcla de lípidos laterales no ideal en diferentes escalas de duración y tiempo, demostrando la complejidad inherente de las membranas biológicas ".

Más allá de Carpenter e Ingolfsson, el equipo que produjo el Revista biofísica La historia de portada incluyó a los informáticos Harsh Bhatia y Peer-Timo Bremer y al químico computacional Felice Lightstone, todo LLNL; y Siewert-Jan Marrink, profesor de dinámica molecular en la Universidad de Groningen en los Países Bajos.

Las simulaciones por computadora requirieron alrededor de 5 millones de horas de unidad central de procesamiento (CPU) en dos computadoras LLNL, Cab y Syrah. Si las simulaciones se han ejecutado en una computadora portátil de cuatro núcleos, habrían necesitado unos 140 años.