Un articolo scritto da un team di scienziati del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) ha caratterizzato il comportamento delle diverse membrane cellulari.

"Diverse membrane in diverse parti del corpo hanno diverse forze di barriera necessarie affinché i farmaci penetrino in esse per raggiungere l'organo, " ha detto Tim Carpenter, un biofisico computazionale nella divisione di bioscienze e biotecnologie del laboratorio e co-autore dell'articolo.

Le membrane cellulari sono la pelle o il rivestimento delle cellule del corpo e sono composte da milioni di lipidi, gli elementi costitutivi delle membrane.

Una delle immagini del team del loro lavoro ha fatto la copertina della principale rivista di biologia quantitativa. La loro immagine, che mostra sei diverse visualizzazioni computazionali di una membrana cellulare per una singola cellula cerebrale, è stata descritta come la storia di copertina in un numero speciale di Giornale Biofisico , che si concentra sulla biofisica del cervello ed è pubblicato dalla Biophysical Society.

"Una delle intuizioni più interessanti che abbiamo trovato è stata che c'erano sottili differenze nel comportamento delle diverse membrane che sono diventate evidenti solo nelle simulazioni su larga scala. Queste differenze sarebbero state trascurate in qualsiasi simulazione che utilizzasse un numero inferiore di lipidi.

"Queste sono alcune delle più grandi simulazioni di questo tipo mai pubblicate, se si considerano le dimensioni del sistema, la lunghezza delle simulazioni e la complessità della membrana, " ha aggiunto il carpentiere.

In effetti, le proprietà sia delle proteine ​​che delle molecole dei farmaci possono essere modificate dall'ambiente della membrana.

"Di conseguenza, se vogliamo studiare e prevedere con precisione come si comportano sia le proteine ​​che i farmaci da soli, o quando interagiscono tra loro, è importante studiarli nell'ambiente corretto. L'influenza della membrana può significare che lo stesso farmaco e la stessa proteina potrebbero interagire in modo diverso in diversi organi del corpo, " disse il falegname.

L'autore principale di Carpenter, biofisico computazionale Helgi Ingolfsson, ha notato che pensava che lo studio del team - "Computational Lipidomics of the Neuronal Plasma Membrance" - fosse "estremamente interessante" per diversi motivi.

"La creazione di una miscela di membrane plasmatiche neuronali realisticamente complessa è stata piuttosto impegnativa e ha evidenziato una serie di lacune nell'attuale comprensione della biologia delle membrane, " ha detto Ingolfsson.

"Sia i modelli neuronali che quelli medi di membrana umana - probabilmente i modelli lipidici della membrana plasmatica più complessi dal punto di vista compositivo fino ad oggi - hanno mostrato una miscelazione lipidica laterale non ideale a diverse lunghezze e scale temporali, dimostrando la complessità intrinseca delle membrane biologiche".

Oltre Carpenter e Ingolfsson, la squadra che ha prodotto il Giornale Biofisico la storia di copertina includeva gli scienziati informatici Harsh Bhatia e Peer-Timo Bremer e il chimico computazionale Felice Lightstone, tutto LLNL; e Siewert-Jan Marrink, un professore di dinamica molecolare presso l'Università di Groningen nei Paesi Bassi.

Le simulazioni al computer hanno richiesto circa 5 milioni di ore di CPU (Central Processing Unit) su due computer LLNL, Cab e Syrah. Se le simulazioni fossero state eseguite su un laptop quad-core, avrebbero richiesto circa 140 anni.