شبیه سازی دینامیک مولکولی برهمکنش داروی ضد سرطان پاکلیتاکسل با غشای سلولی: بررسی تغییرات انرژی واندروالسی و فاصله مرکز جرم

به دلیل افزایش روزافزون سرطان و تولید داروی جدید در درمان آن در این تحقیق به بررسی برهمکنش داروی جدید ضد سرطان آبگریز پاکلیتاکسل بر روی غشای سلولی با استفاده از ابزارهای محاسباتی پرداخته شده است. از نرم افزار دینامیک مولکولی namd و همچنین، نرم افزار vmd برای آماده سازی فایل های ورودی که از بانک داده های پروتیین گرفته شده بودند˛ جهت شبیه سازی و همچنین تحلیل و بررسی داده های خروجی استفاده شده است. شبیه سازی با استفاده از کنترل کننده های دما و فشار در دمای 310 کلوین بدن و فشار 1 بار در مدت 10 نانو ثانیه انجام گرفته است. معادلات حاکم بر محاسبات˛ معادلات حرکت نیوتنی و پتانسیل استفاده شده در آن پتانسیل لنارد –جونز می باشد. برهمکنش داروی پاکلیتاکسل با غشای سلولی از نظر انرژی واندروالسی و فاصله مرکز جرم مورد بررسی قرار گرفته است که نتایج حاصل از آن نشان دهنده پایداری و جذب نسبتا پایین پاکلیتاکسل به غشای سلولی می باشد. نتایج محاسباتی این پژوهش تائید کننده صحت مطالعات آزمایشگاهی محققان پیشین بوده است. این دارو بنا به خواص آبگریزی خود پایداری و جذب پایینی به غشای سلولی از خود نشان داده است. بنابراین مصرف و تجویز این داروی ضد سرطان به روشهای نوین دارورسانی می تواند بسیار موثرتر و کارامدتر باشد.

Molecular dynamics simulation of interaction of the anticancer drug paclitaxel with the cell membrane: investigation of changes in van der Waals energy and center of mass

Due to increasing of cancers and production of new anticancer drugs for its treatment, in this study, the interaction of new hydrophobic anticancer drug paclitaxel with the cell membrane has been discussed using computational tools. We have done molecular dynamics simulation using NAMD and also the initial structures that were achieved from the protein data bank have been modified using VMD package. Langevin algorithm was used for temperature control in 310 K, the human body temperature and the Brandson algorithm was utilized for pressure control in 1 bar. The simulation has been done during 10 ns. The simulation equations were based on Newton’s Motion Law and a Lenard−Jones potential. The anticancer drug paclitaxel interaction with the cell membrane has been investigated from the van der Waals energy and center of mass (COM) perspectives that show less stability and low absorption of the drug to the cell membrane. Computational results of this study confirm the validity of previously published computational and laboratory studies. According to the drug hydrophobicity, less stability, low absorption and also low efficacy has been shown in interaction with the cell membrane. As a result, administration of the anticancer drug can be very effective and efficient by using new drug delivery methods.