Un article rédigé par une équipe de scientifiques du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) a caractérisé le comportement de différentes membranes cellulaires.

« Différentes membranes dans différentes parties du corps ont différentes forces de barrière qui sont nécessaires pour que les médicaments les pénètrent pour atteindre l'organe, " a déclaré Tim Carpenter, un biophysicien informatique dans la division des biosciences et de la biotechnologie du laboratoire et un co-auteur principal de l'article.

Les membranes cellulaires sont la peau ou la couverture des cellules du corps et sont composées de millions de lipides, les éléments constitutifs des membranes.

L'une des images de l'équipe de leurs travaux a fait la couverture du principal journal de biologie quantitative. leur image, montrant six visualisations informatiques différentes d'une membrane cellulaire pour une seule cellule cérébrale, a fait la couverture d'un numéro spécial de Journal biophysique , qui se concentre sur la biophysique du cerveau et est publié par la Biophysical Society.

"L'une des informations les plus intéressantes que nous ayons trouvées était qu'il y avait des différences subtiles dans le comportement des différentes membranes qui ne sont devenues apparentes que dans les simulations à grande échelle. Ces différences auraient été négligées dans toute simulation utilisant un plus petit nombre de lipides.

"Ce sont quelques-unes des plus grandes simulations de ce type jamais publiées, compte tenu de la taille du système, la durée des simulations et la complexité de la membrane, " ajouta Charpentier.

En effet, les propriétés des protéines et des molécules médicamenteuses peuvent être modifiées par l'environnement de la membrane.

"Par conséquent, si nous voulons étudier et prédire avec précision comment les protéines et les médicaments se comportent seuls, ou en interagissant les uns avec les autres, il est important de les étudier dans le bon environnement. L'influence de la membrane peut signifier que le même médicament et la même protéine pourraient interagir différemment dans différents organes du corps, " dit Carpentier.

Co-auteur principal de Carpenter, le biophysicien computationnel Helgi Ingolfsson, a noté qu'il pensait que l'étude de l'équipe - "Computational Lipidomique de la membrane plasmique neuronale" - était "extrêmement intéressante" pour plusieurs raisons.

« Créer un mélange de membranes plasmiques neuronales complexes de manière réaliste était assez difficile et a mis en évidence un certain nombre de lacunes dans la compréhension actuelle de la biologie des membranes, " a déclaré Ingolfsson.

"Les modèles de membranes neuronales et humaines moyennes - sans doute les modèles lipidiques de membrane plasmique les plus complexes à ce jour - ont montré un mélange lipidique latéral non idéal à différentes échelles de longueur et de temps, démontrant la complexité inhérente des membranes biologiques.

Au-delà de Carpenter et Ingolfsson, l'équipe qui a produit le Journal biophysique l'histoire de couverture comprenait les informaticiens Harsh Bhatia et Peer-Timo Bremer et le chimiste informaticien Felice Lightstone, tout LLNL; et Siewert-Jan Marrink, professeur de dynamique moléculaire à l'Université de Groningen aux Pays-Bas.

Les simulations informatiques ont nécessité environ 5 millions d'heures d'unité centrale (CPU) sur deux ordinateurs LLNL, Cab et Syrah. Si les simulations avaient été exécutées sur un ordinateur portable quadricœur, il leur aurait fallu environ 140 ans.