بررسي تاثير كلسترول روي شكل‌گيري و پايداري ليپوزوم‌ها با استفاده از شبيه‌سازي ديناميك مولكولي دانه‌درشت

Investigation the Effect of Cholesterol on the Formation and Stability of the Liposomes using Coarse-Grained Molecular Dynamics Simulations

ليپوزوم‌ها يا وزيكول‌هاي زيستي از كلسترول، فسفوليپيد و آب تشكيل مي‌شوند. همچنين گاهي اوقات ساير مولكول‌هاي زيستي و غيرزيستي در ساختار ليپوزوم به كار برده مي‌شوند. مفهوم پايداري ليپوزومي، در بحث درمان بيماري‌ها و دارورساني، بسيار حياتي و مهم است و مي‌تواند متاثر از تركيب فسفوليپيدي غشاي ليپوزوم باشد. علاوه بر اين حضور و عدم حضور كلسترول نيز مي‌تواند پايداري ليپوزومي را تحت تاثير قرار دهد.همچنين شكل‌گيري ليپوزوم‌ها نيز تحت تاثير حضور يا عدم حضور كلسترول است. در اين تحقيق ما درصدد هستيم تا اثر حضور و عدم حضور كلسترول را روي پايداري و شكل‌گيري ليپوزومي بررسي كنيم، كه به اين منظور از روش شبيه‌سازي ديناميك مولكولي استفاده مي‌شود. ليپوزوم‌هايي كه مورد شبيه‌سازي قرار گرفتند شامل دو نوع ليپوزوم، ليپوزوم دوناگزومه (نوع اول) و ليپوزوم دوناگزومه فاقد كلسترول (نوع دوم) هستند. آناليزهاي شكل‌گيري شامل تابع توزيع شعاعي و ناحيه سطح در دسترس حلال نشان دادند كه هر كدام از ليپوزوم‌ها ساختارهاي نانوديسكي كروي ايجاد كرده‌اند. ليپوزوم نوع اول يك ساختار نانوديسكي و ليپوزوم نوع دوم دو ساختار نانوديسكي ايجاد كرد. همچنين آناليزهاي انرژي شامل انرژي كل، انرژي ميان‌كنش‌هاي واندروالس و الكترواستاتيك نشان دادند كه ليپوزوم نوع اول پايدارتر است. دليل اين پايداري حضور مولكول كلسترول در ساختار اين ليپوزوم است كه توانايي ايجاد پيوند هيدروژني با ليپيدهاي مجاور دارد و باعث افزايش پايداري مي‌شود. به‌علاوه ميان‌كنش‌هاي آب‌گريز بين كلسترول و فسفوليپيدها و همچنين توزيع و جهت‌گيري مناسب اين قسمت‌ها سهم عمده‌اي در پايداري ساختار ايفا مي‌كند.

Liposomes or biological vesicles are formed from cholesterol, phospholipids, and water. Also, sometimes other biological and non-biological molecules imported in the structure of liposome. The stability of the liposomes in the treatment of diseases and drug delivery, it is vitally important and can be influenced by the composition of phospholipid. In addition, the presence or absence of cholesterol may also affect the stability of liposome. Also, the formation of liposomes is affected by the presence or absence of cholesterol. In this study, we are seeking to affect the presence or absence of cholesterol on the stability and the formation of the liposome. For this purpose, the molecular dynamics simulation method is used. Liposomes that they are simulated was of two types of liposomes type I and liposome type II. The formation analyzes including radial distribution function and solvent accessible surface area showed that each of liposomes created. The type I liposome created one nanodisc structure and type II liposome created two nanodisc structures. Also, energy analysis including total energy, van der Waals interaction energy, and electrostatic interaction energy showed that type I liposome is more stable. Because the cholesterol molecules are the presence of in this liposome structure, that ability to gives hydrogen bonding with side lipids and an increase of stability. In addition, hydrophobic interactions between cholesterol and phospholipids as well as distribution and proper orientation of these parts play a major stake in the stability of the structure.