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【2h】

Molecular simulation of rapid translocation of cholesterol diacylglycerol and ceramide in model raft and nonraft membranes

机译：在筏板和非筏板膜中胆固醇二酰基甘油和神经酰胺快速移位的分子模拟

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摘要

The translocation of lipids across membranes (flip-flop) is an important biological process. Slow exchange on a physiological timescale allows the creation of asymmetric distributions of lipids across cellular membranes. The location of lipids and their rate of exchange have important biological consequences, especially for lipids involved in cellular signaling. We investigated the translocation of cholesterol, ceramide, and diacylglycerol in two model bilayers using molecular dynamics simulations. We estimate half times for flip-flop for cholesterol, diacylglycerol, and ceramide of 20 μs, 30 μs, and 10 ms in a POPC bilayer, compared with approximately 30 min, 30 ms, and 30 s in a model raft bilayer (1:1:1 PSM, POPC, and cholesterol). Cholesterol has a large (54 kJ/mol) free energy of exchange between the POPC and raft bilayer, and therefore, it strongly prefers the more ordered and rigid raft bilayer over the more liquid POPC bilayer. Ceramide and diacylglycerol have relatively small free energies of exchange, suggesting nearly equal preference for both bilayers. This unexpected result may have implications for ceramide and diacylglycerol signaling and membrane localization.
机译：脂质跨膜的移位（触发器）是重要的生物学过程。在生理时间尺度上缓慢交换允许跨细胞膜产生脂质的不对称分布。脂质的位置及其交换速率具有重要的生物学影响，尤其是对于参与细胞信号传导的脂质。我们使用分子动力学模拟研究了两个模型双层中胆固醇，神经酰胺和二酰基甘油的转运。我们估计在POPC双层中，胆固醇，二酰基甘油和神经酰胺的触发器的半衰期分别为20μs，30μs和10 ms，而在模型筏双层中约为30分钟，30 ms和30 s（1： 1：1 PSM，POPC和胆固醇）。胆固醇在POPC和筏双层之间具有较大的自由交换能量（54 kJ / mol），因此，与液体含量更高的POPC双层相比，它强烈偏爱有序且刚性更高的筏双层。神经酰胺和二酰基甘油具有相对较小的交换自由能，这表明两个双层的偏好几乎相同。这一出乎意料的结果可能对神经酰胺和二酰基甘油信号传导和膜定位具有影响。

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