二甲基亚砜对磷脂双层附近表面水的影响

尽管已付出大量努力探测二甲基亚砜 (DMSO) 溶液的性质，但 DMSO 对水的影响，特别是在质膜表面附近的影响，仍然难以捉摸。通过在不同 DMSO 浓度 ($X_{\text{DMSO}}$) 下进行分子动力学 (MD) 模拟，我们研究了 DMSO 如何影响磷脂双层附近水的结构和动力学性质。正如许多实验所提出的，我们的模拟证实 DMSO 会导致双层表面脱水并破坏水的 H 键结构。然而，自旋标记测量报告的一个有趣发现，即 DMSO 增强了溶剂 - 双层界面处的水扩散性，并未在我们的模拟中得到证实。为了解决这一差异，我们检查了自旋标记 (Tempo) 相对于溶剂 - 双层界面的位置。与文献中的证据一致，我们的模拟（明确建模了 Tempo-PC）发现 Tempo 部分平衡于双层表面下方约 $\sim 8-10$ \AA\ 处。此外，仅当分析浸没在双层表面下方的 Tempo 部分周围的水扩散时，才确认了 DMSO 增强的表面水扩散，这意味着使用 Tempo 实验检测到的水信号源自双层内部，而非界面。我们的分析发现，双层表面下方水扩散的增加与随着 $X_{\text{DMSO}}$ $(\lesssim 10\text{ mol\%})$ 增加而导致的每个脂质面积的增加相耦合。强调 Tempo 部分的疏水性质，我们的研究呼吁在测量脂质双层表面时谨慎重新评估 Tempo 的使用。