Antimicrobial Peptide Simulations and the Influence of Force Field on the Free Energy for Pore Formation in Lipid Bilayers
Notice bibliographique
Résumé
Due to antimicrobial resistance, the development of new drugs to combat bacterial and fungal infections is an important area of research. Nature uses short, charged, and amphipathic peptides for antimicrobial defense, many of which disrupt the lipid membrane in addition to other possible targets inside the cell. Computer simulations have revealed atomistic details for the interactions of antimicrobial peptides and cell-penetrating peptides with lipid bilayers. Strong interactions between the polar interface and the charged peptides can induce bilayer deformations - including membrane rupture and peptide stabilization of a hydrophilic pore. Here, we performed microsecond-long simulations of the antimicrobial peptide CM15 in a POPC bilayer expecting to observe pore formation (based on previous molecular dynamics simulations). We show that caution is needed when interpreting results of equilibrium peptide-membrane simulations, given the length of time single trajectories can dwell in local energy minima for 100's of ns to microseconds. While we did record significant membrane perturbations from the CM15 peptide, pores were not observed. We explain this discrepancy by computing the free energy for pore formation with different force fields. Our results show a large difference in the free energy barrier (ca. 40 kJ/mol) against pore formation predicted by the different force fields that would result in orders of magnitude differences in the simulation time required to observe spontaneous pore formation. This explains why previous simulations using the Berger lipid parameters reported pores induced by charged peptides, while with CHARMM based models pores were not observed in our long time-scale simulations. We reconcile some of the differences in the distance dependent free energies by shifting the free energy profiles to account for thickness differences between force fields. The shifted curves show that all the models describe small defects in lipid bilayers in a consistent manner, suggesting a common physical basis.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».