En artikel författad av ett team av forskare från Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) har karakteriserat hur olika cellmembran beter sig.

"Olika membran i olika delar av kroppen har olika barriärstyrkor som krävs för att läkemedel ska tränga igenom dem för att nå organet, "sa Tim Carpenter, en beräkningsbiofysiker inom Labs avdelning för biovetenskap och bioteknik och en medförfattare till tidningen.

Cellmembran är huden eller locket på kroppens celler och består av miljontals lipider, byggstenarna för membran.

En av teamets bilder från deras arbete gjorde omslaget till den ledande tidskriften för kvantitativ biologi. Deras image, visar sex olika beräkningsvisualiseringar av ett cellmembran för en enda hjärncell, presenterades som omslagsberättelsen i ett specialnummer av Biofysisk tidskrift , som fokuserar på hjärnbiofysik och publiceras av Biophysical Society.

"En av de mest intressanta insikterna vi hittade var att det fanns subtila skillnader i beteendet hos olika membran som bara blev uppenbara i storskaliga simuleringar. Dessa skillnader skulle ha förbisetts i alla simuleringar som använde ett mindre antal lipider.

"Det här är några av de största simuleringarna av denna typ som någonsin publicerats, när man överväger systemets storlek, simuleringarnas längd och membranets komplexitet, "Tillade snickaren.

I själva verket, egenskaperna hos både proteiner och läkemedelsmolekyler kan modifieras av membranets omgivning.

"Som ett resultat, om vi vill studera och förutsäga exakt hur både proteiner och läkemedel beter sig antingen på egen hand, eller när de interagerar med varandra, det är viktigt att studera dem i rätt miljö. Membrans påverkan kan innebära att samma läkemedel och samma protein kan interagera olika i olika organ i kroppen, "Snickare sa.

Snickars medförfattare, beräkningsbiofysiker Helgi Ingolfsson, noterade att han tyckte att gruppens studie - "Computational Lipidomics of the Neuronal Plasma Membrance" - var "extremt intressant" av flera skäl.

"Att skapa en realistiskt komplex neuronal plasmamembranblandning var ganska utmanande och belyste ett antal luckor i den nuvarande förståelsen för membranbiologi, Sa Ingolfsson.

"Både de neuronala och genomsnittliga humana membranmodellerna-utan tvekan de mest sammansatta komplexa plasmamembranlipidmodellerna hittills-visade icke-idealisk lateral lipidblandning vid olika längd- och tidsskalor, visar den inneboende komplexiteten hos biologiska membran. "

Beyond Carpenter och Ingolfsson, laget som producerade Biofysisk tidskrift omslagshistoria inkluderade datavetenskapare Harsh Bhatia och Peer-Timo Bremer och beräkningskemisten Felice Lightstone, hela LLNL; och Siewert-Jan Marrink, professor i molekylär dynamik vid University of Groningen i Nederländerna.

Datorsimuleringarna krävde cirka 5 miljoner centralenheter (CPU) på två LLNL -datorer, Hytt och Syrah. Om simuleringarna hade körts på en fyrkärnig bärbar dator, de skulle ha krävt cirka 140 år.