fa شبیه‌سازی دینامیک مولکولی چندمقیاسی بازآرایی دولایه‌ی لیپیدی در سرطان: پیامدهای بیوفیزیکی گذار از حالت نرمال به سرطانی در غشای سلول پستان بیوانفورماتیک Bioinformatics پژوهشي اصیل Original Article <div style="text-align: justify;"><span style="line-height:2;"><span style="color:#000000;"><span style="font-size:12px;"><span style="font-family:Tahoma;"><span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><b><span lang="AR-SA">مقدمه: </span></b>&nbsp;<span lang="FA">غشای سلول‌های سرطانی با تغییر در ترکیب لیپیدی و از دست دادن تقارن خود، نقش مهمی در پیشرفت تومور و مقاومت دارویی ایفا می‌کنند. این تغییرات لیپیدومیک به طور مستقیم بر ویژگی‌های ساختاری، بیوفیزیکی و نفوذپذیری غشا اثر می‌گذارند. هدف از این مطالعه، بررسی چند مقیاسی پیامدهای بیوفیزیکی در غشای سلول پستان در گذار از حالت فیزیولوژیک به سرطانی است.</span></span></span><br> <span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><b><span lang="AR-SA">روش کار:</span></b> <span lang="FA">مدل‌های غشای طبیعی و سرطانی پستان بر اساس داده‌های لیپیدومیک گزارش‌شده طراحی شدند. مدل طبیعی شامل ترکیبی نامتقارن در دو لایه بود، در حالی که در مدل سرطانی، تقارن لیپیدی بین لایه‌ها برقرار شد و مقادیر فسفاتیدیل‌سرین و فسفاتیدیل‌اتانول‌آمین در لایه خارجی افزایش یافت. شبیه‌سازی‌ها در دو مقیاس تمام‌اتمی با میدان نیروی </span><span dir="LTR">CHARMM36m</span><span lang="FA"> به مدت ۲۰۰ نانوثانیه و درشت‌دانه با میدان نیروی </span><span dir="LTR">Martini 2.2</span><span lang="FA"> به مدت ۵ میکروثانیه انجام شد. پارامترهای ضخامت دولایه، مساحت به ازای هر لیپید، میزان درهم‌رفتگی زنجیره‌ها، پارامتر نظم و ضریب انتشار جانبی محاسبه و مقایسه شدند.</span></span></span><br> <span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><b><span lang="AR-SA">یافته‌ها:</span></b> <span lang="FA">تحلیل جامع شاخص‌های ساختاری و دینامیکی نشان داد که غشای سرطانی با افزایش ضخامت و کاهش مساحت سطح به ازای هر لیپید همراه است. افزون بر این، افزایش پارامتر نظم زنجیره‌های آسیل و کاهش ضریب انتشار جانبی در غشای سرطانی مشاهده شد که با کاهش درهم‌رفتگی زنجیره‌ها تطابق کامل دارد. نتایج شبیه‌سازی‌های درشت‌دانه نیز روندهای مشابهی را تأیید کردند.</span></span></span><br> <span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><b><span lang="AR-SA">نتیجه‌گیری:</span></b> <span lang="FA">این تغییرات فیزیکوشیمیایی نشان می‌دهند که دگرگونی پروفایل لیپیدی در سلول‌های سرطانی، غشا را به وضعیتی متراکم‌تر، صلب‌تر و با تحرک جانبی کمتر سوق می‌دهد. از آنجا که این تغییرات می‌توانند مستقیماً بر نفوذپذیری ترکیبات درمانی تأثیر بگذارند، توجه به ویژگی‌های بیوفیزیکی غشای سرطانی به‌عنوان یک هدف دارویی بالقوه در طراحی درمان‌های نوین از اهمیت بالایی برخوردار است.</span></span></span></span></span></span></span></div> <div style="text-align: justify;"><span style="color:#000000;"><span style="font-size:12px;"><span style="font-family:Tahoma;"><span style="line-height:2;"><b>Introduction:</b> Cancer cell membranes exhibit altered lipid composition and asymmetry, influencing tumor progression and drug resistance. These lipidomic changes can significantly influence membrane structure, biophysical properties, and permeability. This study aims to investigate the biophysical consequences of lipidomic changes in breast cell membranes during cancer development.<br> <b>Method:</b> Normal and cancer breast membrane models were built using reported lipidomic compositions. The normal model had an asymmetric lipid distribution, while the cancer model was symmetric, with increased phosphatidylserine (PS) and phosphatidylethanolamine (PE) in the outer leaflet. Molecular dynamics simulations were conducted at all-atom (CHARMM36m,200 ns) and coarse-grained (Martini 2.2,5 &micro;s) resolutions. Structural and dynamical parameters, including bilayer thickness, area per lipid, acyl chain interdigitation, order parameter, and lateral diffusion coefficient, were calculated and compared.<br> <b>Results:</b> The cancer membrane showed increased thickness, reduced area per lipid, higher acyl chain order parameter, and lower lateral diffusion compared to the normal membrane, consistent with reduced chain interdigitation.<br> <b>Conclusion: </b>Changes in cancer cell profiles lead to a more compact, rigid membrane with decreased lateral mobility. These physicochemical alterations may impact therapeutic permeability, suggesting that targeting the biophysical properties of cancer cell membranes could be a promising strategy for novel treatment.</span></span></span></span><br> &nbsp;</div> سرطان, شبیه ‌سازی درشت ‌دانه, عدم ‌تقارن لیپیدی, غشا, دینامیک مولکولی تمام‌ اتمی All-Atom molecular dynamics, Cancer, Coarse-Grained simulation, Lipid asymmetry, Membrane 348 358 http://jhbmi.ir/browse.php?a_code=A-10-1247-1&slc_lang=fa&sid=1 Elahe Hoseinnia الهه حسین نیا elahehoseinnia27@gmail.com 100319475328460011016 100319475328460011016 No M.Sc. in Biophysics, Department of Biotechnology, Faculty of Biological Sciences, Alzahra University, Tehran, Iran کارشناسی ارشد بیوفیزیک، گروه بیوتکنولوژی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه الزهرا، تهران، ایران Mahboobeh Zarrabi محبوبه ضرابی mzarrabi@alzahra.ac.ir 100319475328460011017 100319475328460011017 Yes Associate Professor, Ph. D. in Biophysics, Department of Biotechnology, Faculty of Biological Sciences, Alzahra University, Tehran, Iran دکترای بیوفیزیک، دانشیار گروه بیوتکنولوژی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه الزهرا، تهران، ایران Zahra Hajimahdi زهرا حاجی مهدی z.hajimahdi@sbmu.ac.ir 100319475328460011018 100319475328460011018 No Associate Professor, Ph. D. in Medicinal Chemistry, Department of Pharmaceutical Chemistry, School of Pharmacy, Shahid Beheshti University of Medical Sciences, Tehran, Iran دکترای شیمی دارویی، دانشیار گروه شیمی دارویی، دانشکده داروسازی، دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی، تهران، ایران