分子动力学模拟揭示呫吨染料对脂膜物理特性的调控机制及其与生物物理实验的差异性分析

【编辑推荐】为解决膜靶向染料筛选难题，研究人员通过分子动力学模拟(MD)系统研究了四种呫吨染料（荧光素、赤藓红、曙红Y和玫瑰红）对模型脂膜的影响。研究发现染料可增加脂质面积（玫瑰红>赤藓红>荧光素≈曙红Y），其中玫瑰红还能显著降低膜偶极电位。该研究为解释电生理学与差示扫描微热量法(DSC)数据差异提供了分子层面依据。

　　

这项研究采用分子动力学模拟(Molecular Dynamics, MD)技术，深入探究了四种呫吨类染料(xanthene dyes)——荧光素(fluorescein)、赤藓红(erythrosine)、曙红Y(eosin Y)和玫瑰红(rose bengal)对模型脂膜(lipid membranes)物理特性的影响。研究发现这些染料会显著增加单位脂质分子所占面积，其作用强度呈现明显梯度：荧光素≈曙红Y < 赤藓红 ≤ 玫瑰红。

通过计算磷脂分子"尾部"的堆积参数(packing parameter)，揭示出荧光素、赤藓红和曙红Y会引发膜结构紊乱(disordering effect)，而玫瑰红对该参数几乎无影响。特别值得注意的是，在评估染料对磷脂膜偶极电位(dipole potential)的影响时，发现其降低电位的能力遵循荧光素≈曙红Y≈赤藓红 < 玫瑰红的规律。

研究最后将分子模拟结果与电生理学(electrophysiological)数据及差示扫描微热量法(differential scanning microcalorimetry, DSC)结果进行对比，发现若干重要差异，并对这些差异产生的分子机制展开了深入讨论。这项工作为理解染料-膜相互作用提供了新的理论视角，对膜生物学研究和荧光标记技术应用具有重要指导意义。