Large Scale Molecular Dynamics Simulations of Lipid-Drug Interactions

Molecular dynamics is a powerful computational technique for studying biochemical systems at the atomic resolution. We will present the results of several recent studies in our laboratory that apply molecular dynamics to the distribution and behaviour of small molecules within lipid bilayer environments similar to the membrane surrounding all cells. Specifically, we have studied the distribution of hexane, halothane, and PCP within a lipid bilayer, and the orientation and dynamics of PCP and tryptophan within the bilayer. The results are in good agreement with experiment and yield valuable insight into these systems. We also overview the computational requirements of molecular dynamics and schemes for overcoming the inherently serial nature of molecular dynamics simulations. La dynamique moléculaire est une technique de calcul numérique efficace pour l'étude des systèmes biochimiques à l'échelle atomique. Nous présentons ici les résultats de plusieurs études récentes, effectuées dans notre laboratoire, où nous avons appliqué la dynamique moléculaire au comportement et à la distribution de petites molécules dans des environnements à deux couches lipides, semblables à la membrane entourant les cellules. Plus précisément, nous avons étudié la distribution de l'hexane, de l'halothane et du PCP dans un environnement à deux couches lipides, ainsi que l'orientation et la dynamique du PCP et du tryptophan dans cet environnement. Les résultats sont en accord avec l'expérience, et mènent à une meilleure compréhension de ces systèmes. Nous exposons également les besoins de la dynamique moléculaire, en termes de puissance de calcul, ainsi que les solutions possibles pour passer outre la nature série des simulations de dynamique moléculaire.