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Mechanical injuries to the cell often lead to disruptions of the cell’s phospholipid bilayer membrane and potential detrimental effects including cell death. Understanding the mechanical states required to disrupt the phospholipid bilayer would result in better multiscale constitutive models and further knowledge of cell injury. The objectives of this research were to perform biaxial deformations of the phospholipid bilayer to quantify phospholipid bilayer disruption and to identify potential parameters that can be used in multiscale constitutive equations. We show that the von Mises stress, 26.6-61.1, increases linearly with the von Mises strain rate, 1.7e8-6.7e8, and that the strain at failure is dependent on the stress state with non- and equibiaxial being the most detrimental when failing at <.73 von Mises strain. Understanding the effects of nanoscale mechanical trauma to the cell provides a better understanding of cell injury and may provide insight regarding initiation and progression of cell damage.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-02-16T14:50:28Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Thesis_Gabriel_digital.final.pdf: 10412972 bytes, checksum: ec85b3671bb5bbcd735ea9e83436b08f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-16T14:50:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Thesis_Gabriel_digital.final.pdf: 10412972 bytes, checksum: ec85b3671bb5bbcd735ea9e83436b08f (MD5) Previous issue date: 2016-04-01 / CNPq / Peptídeos antimicrobianos são componentes importantes do sistema de defesa de diversos organismos contra possíveis invasores. Em geral, são pequenos (até 100 aminoácidos), catiônicos e anfipáticos. Eles têm despertado o interesse da comunidade científica por sua capacidade de atuação contra micróbios, que não conseguem desenvolver resistência a esses peptídeos. Ou seja, eles emergem como complemento e/ou alternativa ao uso dos antibióticos convencionais. Este trabalho desenvolveu um modelo computacional de um peptídeo híbrido de pediocina A (N-terminal) e plantaricina 149a (C-terminal), dois peptídeos bactericidas. Dados experimentais obtidos pelo grupo da prof. Dra. Rosângela Itri do IFUSP foram utilizados para modelagem e comparação dos resultados. Foram feitas simulações de MD do peptídeo interagindo com membranas puras e mistas de POPC e POPG utilizando os parâmetros do campo de força GROMOS 53A6 e 54A7. As simulações com uma unidade do peptídeo revelaram a atualização 54A7 era a mais adequado para modelagem desses sistemas. Os mapas de estrutura secundária mostraram que o peptídeo adquire configuração mais ordenada quando interage com membranas com maior quantidade de POPG em sua composição. As simulações com duas unidades do peptídeo sugeririam que o peptídeo interage e penetra na camada de POPG através da região Cterminal. Na simulação com membrana de POPC, nenhuma das porções terminais ficou estável no interior da membrana. O efeito do aumento da concentração de peptídeos foi examinado colocando cinco e dez unidades do peptídeo para interagir com as membranas. Na membrana de POPC, os peptídeos não formam um único aglomerado e causam pouca perturbação na bicamada. Já na membrana de POPG, o efeito da interação do aglomerado de peptídeos é acentuado, provocando grandes deformações na bicamada lipídica, praticamente a destruindo. Esse fenômeno sugere um possível mecanismo carpete para ação do peptídeo sobre a membrana fosfolipídica de bactérias. / Antimicrobial peptides are important components of defense system in various organizations against possible invaders. They are generally small (100 aminoacids), cationic and amphipathic. They have stimulated the interest of the scientific community for its ability to act against microbes that cannot develop resistance to these peptides. That is, they emerge as complement and/or alternative to the use of conventional antibiotics. This study developed a computational model of a hybrid peptide pediocin A (Nterminal) and plantaricin 149a (C-terminal), two bactericidal peptides. Experimental data obtained by the group of prof. Dr. Rosângela Itri (IFUSP) were used for modeling and compare the results. MD simulations were made of the peptide interacting with pure and mixed POPC and POPG membranes. These simulations were performed using the parameters of the force field GROMOS 53A6 and 54A7. Simulations with a single copy of the peptide revealed that the force field 54A7 was the most appropriate for modeling these systems. The secondary structure maps showed that the peptide acquires a more ordered configuration when interacting with membranes with higher amounts of POPG in its composition. The simulations with two copies of the peptide suggest that the peptide interacts and penetrates the POPG layer via the C-terminal part. In the simulation with POPC membrane, none of the end portions remained stable within the membrane. The effect of increasing the peptide concentration of was examined by placing five and ten copies of the peptide to interact with the membranes. In the POPC membrane, the peptides do not form a single cluster and they cause little disturbance in the bilayer. In the POPG membrane, the interaction of peptides cluster is enhanced, causing large deformation and practically destroying the lipid bilayer. This phenomenon suggests a possible carpet mechanism of action of the peptide on the phospholipid membrane of bacteria.

O Jaburetox (Jbtx) é um peptídeo entomotóxico liberado a partir da Urease da Canavalia ensiformis no sistema digestivo de insetos suscetíveis. Foi demonstrada experimentalmente a ação do Jaburetox no rompimento de bicamadas fosfolipídicas. A fim de elucidar as regiões ativas do peptídeo, foram criados outros três peptídeos mutantes por deleção: duas “metades” (Jbtx-C-ter e Jbtx-N-ter) e um peptídeo no qual a região acreditada como a ativa (um grampo b) removida (chamado Jbtx-Db). Foram realizadas, no presente trabalho, simulações de Dinâmica Molecular dos quatro peptídeos em solução aquosa, a fim de desvendar a estabilidade das estruturas tridimensionais propostas, bem como inseridos em membranas bicamada de 1-palmitoil-2-oleil-glicero-3-fosfatidilcolina (POPC) em configuração transmembrana e completamente inserido na região hidrofóbica. Os quatro peptídeos comportaram-se de maneiras diversas em solução aquosa. O Jbtx e o Jbtx-C-ter mantiveram-se em conformação muito similar à proposta por modelagem por homologia, enquanto que o Jbtx-N-ter apresentou-se completamente desenovelado e o Jbtx-Db, como duas a-hélices antiparalelas. Quando inseridos em bicamada, diversos comportamentos foram observados. Em configuração transmembrana, o Jbtx foi capaz de atrair cabeças polares dos fosfolípídeos para dentro da bicamada, evidenciando um mecanismo do tipo toroidal. Em inserção horizontal, ocorre a migração do grampo b para fora da bicamada, evidenciando que este não é a região ativa. O Jbtx-Db não apresentou perturbação da bicamada em inserção transmembrana, e na inserção horizontal o mesmo ancorou-se nas duas interfaces da membrana. Postula-se um mecanismo do tipo barril. O Jbtx-N-ter, completamente desordenado, migrou parcialmente para fora da bicamada na inserção transmembrana. Horizontalmente, o Jbtx-N-ter tornou-se mais globular, sem contudo ordernar-se. Não foi possível evidenciar mecanismos para este peptídeo. Por fim, o Jbtx-C-ter apresentou-se rígido. Este ancorou-se em ambas inserções nas duas interfaces da bicamada. É sugerido um mecanismo de carpete para a desestabilização da membrana. / The entomotoxic peptide Jaburetox (Jbtx) is released from the Canavalia ensiformis urease in the gut of susceptible insects. Experimentally, Jaburetox exhibits membrane disruptive properties. Three other deletion mutant peptides were created in order to elucidate the active regions of jbtx: two “halves” (dubbed Jbtx-C-ter and Jbtx-N-ter) and a peptide with the b-hairpin motiv, once believed to be the active site, deleted (dubbed Jbtx-Db). In the present work, Molecular Dynamics simulations were performed of systems containing each peptide in aqueous solution, in order to determine the stability of their predicted tridimensional structures, and embedded in a 1-Palmitoyl-2-oleyl-glycero-3- phosphatidylcholine (POPC) bilayer in both transmembrane and totally submerged in the hidrophobic region configurations. All four peptides behaved differently in aqueous solution. Jbtx and Jbtx-C-ter kept structures very similar to the ones proposed by homology modelling, while Jbtx-N-ter remained completely disordered and Jbtx-Db presented itself as two antiparallel a-helices.

O Jaburetox (Jbtx) é um peptídeo entomotóxico liberado a partir da Urease da Canavalia ensiformis no sistema digestivo de insetos suscetíveis. Foi demonstrada experimentalmente a ação do Jaburetox no rompimento de bicamadas fosfolipídicas. A fim de elucidar as regiões ativas do peptídeo, foram criados outros três peptídeos mutantes por deleção: duas “metades” (Jbtx-C-ter e Jbtx-N-ter) e um peptídeo no qual a região acreditada como a ativa (um grampo b) removida (chamado Jbtx-Db). Foram realizadas, no presente trabalho, simulações de Dinâmica Molecular dos quatro peptídeos em solução aquosa, a fim de desvendar a estabilidade das estruturas tridimensionais propostas, bem como inseridos em membranas bicamada de 1-palmitoil-2-oleil-glicero-3-fosfatidilcolina (POPC) em configuração transmembrana e completamente inserido na região hidrofóbica. Os quatro peptídeos comportaram-se de maneiras diversas em solução aquosa. O Jbtx e o Jbtx-C-ter mantiveram-se em conformação muito similar à proposta por modelagem por homologia, enquanto que o Jbtx-N-ter apresentou-se completamente desenovelado e o Jbtx-Db, como duas a-hélices antiparalelas. Quando inseridos em bicamada, diversos comportamentos foram observados. Em configuração transmembrana, o Jbtx foi capaz de atrair cabeças polares dos fosfolípídeos para dentro da bicamada, evidenciando um mecanismo do tipo toroidal. Em inserção horizontal, ocorre a migração do grampo b para fora da bicamada, evidenciando que este não é a região ativa. O Jbtx-Db não apresentou perturbação da bicamada em inserção transmembrana, e na inserção horizontal o mesmo ancorou-se nas duas interfaces da membrana. Postula-se um mecanismo do tipo barril. O Jbtx-N-ter, completamente desordenado, migrou parcialmente para fora da bicamada na inserção transmembrana. Horizontalmente, o Jbtx-N-ter tornou-se mais globular, sem contudo ordernar-se. Não foi possível evidenciar mecanismos para este peptídeo. Por fim, o Jbtx-C-ter apresentou-se rígido. Este ancorou-se em ambas inserções nas duas interfaces da bicamada. É sugerido um mecanismo de carpete para a desestabilização da membrana. / The entomotoxic peptide Jaburetox (Jbtx) is released from the Canavalia ensiformis urease in the gut of susceptible insects. Experimentally, Jaburetox exhibits membrane disruptive properties. Three other deletion mutant peptides were created in order to elucidate the active regions of jbtx: two “halves” (dubbed Jbtx-C-ter and Jbtx-N-ter) and a peptide with the b-hairpin motiv, once believed to be the active site, deleted (dubbed Jbtx-Db). In the present work, Molecular Dynamics simulations were performed of systems containing each peptide in aqueous solution, in order to determine the stability of their predicted tridimensional structures, and embedded in a 1-Palmitoyl-2-oleyl-glycero-3- phosphatidylcholine (POPC) bilayer in both transmembrane and totally submerged in the hidrophobic region configurations. All four peptides behaved differently in aqueous solution. Jbtx and Jbtx-C-ter kept structures very similar to the ones proposed by homology modelling, while Jbtx-N-ter remained completely disordered and Jbtx-Db presented itself as two antiparallel a-helices.

O Jaburetox (Jbtx) é um peptídeo entomotóxico liberado a partir da Urease da Canavalia ensiformis no sistema digestivo de insetos suscetíveis. Foi demonstrada experimentalmente a ação do Jaburetox no rompimento de bicamadas fosfolipídicas. A fim de elucidar as regiões ativas do peptídeo, foram criados outros três peptídeos mutantes por deleção: duas “metades” (Jbtx-C-ter e Jbtx-N-ter) e um peptídeo no qual a região acreditada como a ativa (um grampo b) removida (chamado Jbtx-Db). Foram realizadas, no presente trabalho, simulações de Dinâmica Molecular dos quatro peptídeos em solução aquosa, a fim de desvendar a estabilidade das estruturas tridimensionais propostas, bem como inseridos em membranas bicamada de 1-palmitoil-2-oleil-glicero-3-fosfatidilcolina (POPC) em configuração transmembrana e completamente inserido na região hidrofóbica. Os quatro peptídeos comportaram-se de maneiras diversas em solução aquosa. O Jbtx e o Jbtx-C-ter mantiveram-se em conformação muito similar à proposta por modelagem por homologia, enquanto que o Jbtx-N-ter apresentou-se completamente desenovelado e o Jbtx-Db, como duas a-hélices antiparalelas. Quando inseridos em bicamada, diversos comportamentos foram observados. Em configuração transmembrana, o Jbtx foi capaz de atrair cabeças polares dos fosfolípídeos para dentro da bicamada, evidenciando um mecanismo do tipo toroidal. Em inserção horizontal, ocorre a migração do grampo b para fora da bicamada, evidenciando que este não é a região ativa. O Jbtx-Db não apresentou perturbação da bicamada em inserção transmembrana, e na inserção horizontal o mesmo ancorou-se nas duas interfaces da membrana. Postula-se um mecanismo do tipo barril. O Jbtx-N-ter, completamente desordenado, migrou parcialmente para fora da bicamada na inserção transmembrana. Horizontalmente, o Jbtx-N-ter tornou-se mais globular, sem contudo ordernar-se. Não foi possível evidenciar mecanismos para este peptídeo. Por fim, o Jbtx-C-ter apresentou-se rígido. Este ancorou-se em ambas inserções nas duas interfaces da bicamada. É sugerido um mecanismo de carpete para a desestabilização da membrana. / The entomotoxic peptide Jaburetox (Jbtx) is released from the Canavalia ensiformis urease in the gut of susceptible insects. Experimentally, Jaburetox exhibits membrane disruptive properties. Three other deletion mutant peptides were created in order to elucidate the active regions of jbtx: two “halves” (dubbed Jbtx-C-ter and Jbtx-N-ter) and a peptide with the b-hairpin motiv, once believed to be the active site, deleted (dubbed Jbtx-Db). In the present work, Molecular Dynamics simulations were performed of systems containing each peptide in aqueous solution, in order to determine the stability of their predicted tridimensional structures, and embedded in a 1-Palmitoyl-2-oleyl-glycero-3- phosphatidylcholine (POPC) bilayer in both transmembrane and totally submerged in the hidrophobic region configurations. All four peptides behaved differently in aqueous solution. Jbtx and Jbtx-C-ter kept structures very similar to the ones proposed by homology modelling, while Jbtx-N-ter remained completely disordered and Jbtx-Db presented itself as two antiparallel a-helices.

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Diferentes abordagens teóricas têm sido utilizadas em estudos de sistemas biomoleculares com o objetivo de contribuir com o tratamento de diversas doenças. Para a dor neuropática, por exemplo, o estudo de compostos que interagem com o receptor sigma-1 (Sig-1R) pode elucidar os principais fatores associados à atividade biológica dos mesmos. Nesse propósito, estudos de Relações Quantitativas Estrutura-Atividade (QSAR) utilizando os métodos de regressão por Mínimos Quadrados Parciais (PLS) e Rede Neural Artificial (ANN) foram aplicados a 64 antagonistas do Sig-1R pertencentes à classe de 1-arilpirazóis. Modelos PLS e ANN foram utilizados com o objetivo de descrever comportamentos lineares e não lineares, respectivamente, entre um conjunto de descritores e a atividade biológica dos compostos selecionados. O modelo PLS foi obtido com 51 compostos no conjunto treinamento e 13 compostos no conjunto teste (r² = 0,768, q² = 0,684 e r²teste = 0,785). Testes de leave-N-out, randomização da atividade biológica e detecção de outliers confirmaram a robustez e estabilidade dos modelos e mostraram que os mesmos não foram obtidos por correlações ao acaso. Modelos também foram gerados a partir da Rede Neural Artificial Perceptron de Multicamadas (MLP-ANN), sendo que a arquitetura 6-12-1, treinada com as funções de transferência tansig-tansig, apresentou a melhor resposta para a predição da atividade biológica dos compostos (r²treinamento = 0,891, r²validação = 0,852 e r²teste = 0,793). Outra abordagem foi utilizada para simular o ambiente de membranas sinápticas utilizando bicamadas lipídicas compostas por POPC, DOPE, POPS e colesterol. Os estudos de dinâmica molecular desenvolvidos mostraram que altas concentrações de colesterol induzem redução da área por lipídeo e difusão lateral e aumento na espessura da membrana e nos valores de parâmetro de ordem causados pelo ordenamento das cadeias acil dos fosfolipídeos. As bicamadas lipídicas obtidas podem ser usadas para simular interações entre lipídeos e pequenas moléculas ou proteínas contribuindo para as pesquisas associadas a doenças como Alzheimer e Parkinson. As abordagens usadas nessa tese são essenciais para o desenvolvimento de novas pesquisas em Química Medicinal Computacional. / Different theoretical approaches have been used in the studies of biomolecular systems aiming to contribute with the treatment of several diseases. For neuropathic pain, for example, the study of compounds that interact with sigma-1 receptor (Sig-1R) can elucidate the main factors associated to their biological activities. For this purpose, studies of Quantitative Structure-Activity Relationships (QSAR) using Partial Least Squares (PLS) and Artificial Neural Network (ANN) methods were applied to 64 Sig-1R antagonists belong to 1-arylpyrazole class. PLS and ANN models were used in order to describe linear and nonlinear behavior, respectively, between a set of descriptors and the biological activity of the selected compounds. The PLS model was obtained with 51 compounds in the training set and 13 compounds in the test set (r² = 0.768, q² = 0.684 and r²test = 0.785). Leave-N-out tests, biological activity randomization and outliers detection confirmed the robustness and stability of the models and showed that they were not obtained by chance correlations. Models were also generated from Multilayer Perceptron Artificial Neural Network (MLP-ANN) and the 6-12-1 architecture, trained by tansig-tansig transfer functions, showed the best result for the biological activity prediction of the compounds (r²training = 0.891, r²validation = 0.852 and r²test = 0.793). Another approach was used to simulate synaptic membranes environment using lipid bilayers composed by POPC, DOPE, POPS and cholesterol. Performed molecular dynamics studies showed that high cholesterol concentration induces decrease of area per lipid and lateral diffusion and increase of membrane thickness and order parameter caused by ordering of phospholipids acil chains. The obtained lipid bilayers can be used to simulate interactions between lipids and small molecules or proteins contributing for researches associated to Alzheimer and Parkinson diseases. The approaches used in this thesis are essential for the development of new researches in Computational Medicinal Chemistry.

Diferentes abordagens teóricas têm sido utilizadas em estudos de sistemas biomoleculares com o objetivo de contribuir com o tratamento de diversas doenças. Para a dor neuropática, por exemplo, o estudo de compostos que interagem com o receptor sigma-1 (Sig-1R) pode elucidar os principais fatores associados à atividade biológica dos mesmos. Nesse propósito, estudos de Relações Quantitativas Estrutura-Atividade (QSAR) utilizando os métodos de regressão por Mínimos Quadrados Parciais (PLS) e Rede Neural Artificial (ANN) foram aplicados a 64 antagonistas do Sig-1R pertencentes à classe de 1-arilpirazóis. Modelos PLS e ANN foram utilizados com o objetivo de descrever comportamentos lineares e não lineares, respectivamente, entre um conjunto de descritores e a atividade biológica dos compostos selecionados. O modelo PLS foi obtido com 51 compostos no conjunto treinamento e 13 compostos no conjunto teste (r² = 0,768, q² = 0,684 e r²teste = 0,785). Testes de leave-N-out, randomização da atividade biológica e detecção de outliers confirmaram a robustez e estabilidade dos modelos e mostraram que os mesmos não foram obtidos por correlações ao acaso. Modelos também foram gerados a partir da Rede Neural Artificial Perceptron de Multicamadas (MLP-ANN), sendo que a arquitetura 6-12-1, treinada com as funções de transferência tansig-tansig, apresentou a melhor resposta para a predição da atividade biológica dos compostos (r²treinamento = 0,891, r²validação = 0,852 e r²teste = 0,793). Outra abordagem foi utilizada para simular o ambiente de membranas sinápticas utilizando bicamadas lipídicas compostas por POPC, DOPE, POPS e colesterol. Os estudos de dinâmica molecular desenvolvidos mostraram que altas concentrações de colesterol induzem redução da área por lipídeo e difusão lateral e aumento na espessura da membrana e nos valores de parâmetro de ordem causados pelo ordenamento das cadeias acil dos fosfolipídeos. As bicamadas lipídicas obtidas podem ser usadas para simular interações entre lipídeos e pequenas moléculas ou proteínas contribuindo para as pesquisas associadas a doenças como Alzheimer e Parkinson. As abordagens usadas nessa tese são essenciais para o desenvolvimento de novas pesquisas em Química Medicinal Computacional. / Different theoretical approaches have been used in the studies of biomolecular systems aiming to contribute with the treatment of several diseases. For neuropathic pain, for example, the study of compounds that interact with sigma-1 receptor (Sig-1R) can elucidate the main factors associated to their biological activities. For this purpose, studies of Quantitative Structure-Activity Relationships (QSAR) using Partial Least Squares (PLS) and Artificial Neural Network (ANN) methods were applied to 64 Sig-1R antagonists belong to 1-arylpyrazole class. PLS and ANN models were used in order to describe linear and nonlinear behavior, respectively, between a set of descriptors and the biological activity of the selected compounds. The PLS model was obtained with 51 compounds in the training set and 13 compounds in the test set (r² = 0.768, q² = 0.684 and r²test = 0.785). Leave-N-out tests, biological activity randomization and outliers detection confirmed the robustness and stability of the models and showed that they were not obtained by chance correlations. Models were also generated from Multilayer Perceptron Artificial Neural Network (MLP-ANN) and the 6-12-1 architecture, trained by tansig-tansig transfer functions, showed the best result for the biological activity prediction of the compounds (r²training = 0.891, r²validation = 0.852 and r²test = 0.793). Another approach was used to simulate synaptic membranes environment using lipid bilayers composed by POPC, DOPE, POPS and cholesterol. Performed molecular dynamics studies showed that high cholesterol concentration induces decrease of area per lipid and lateral diffusion and increase of membrane thickness and order parameter caused by ordering of phospholipids acil chains. The obtained lipid bilayers can be used to simulate interactions between lipids and small molecules or proteins contributing for researches associated to Alzheimer and Parkinson diseases. The approaches used in this thesis are essential for the development of new researches in Computational Medicinal Chemistry.

Nous proposons une nouvelle approche pour déterminer le coefficient de diffusion dans des membranes lipidiques se basant sur la formation d'excimères. Alors que les autres modèles statistiques considèrent le système comme un ensemble de points sur un réseau, nous utilisons un modèle à gros grain afin d'étudier des bicouches lipidiques simulées à l'aide du champs de force Martini. Nous déterminons le taux de réaction dépendant du temps à partir des probabilités de survie obtenues a posteriori à l'aide des trajectoires numeriques des bicouches symétriques de DOPC (1,2-Dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine) et POPC (1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine) simulées à 283 K et 293 K respectivement. Les dynamiques de collision sont obtenues en distinguant virtuellement les molécules simulées. Les sondes fluorescentes sont supposées semblables aux lipides, et par conséquent, ne modifient pas la dynamique. Nous obtenons une expression générale pour la probabilité de survie en combinant approximation des paires indépendantes et propriétés d'échelle, mais aucune hypothèse n'est faite pour le taux de formation d'excimère. En superposant les intensités d'émission de fluorescence normalisées, déterminées numériquement, aux courbes de titrations expérimentales, nous obtenons deux ensembles de résultats pour le coefficient de diffusion latéral, selon que l'association entre feuillets est autorisée ou pas. Nous utilisons un rayon de capture de 0.5 nm, la distance à partir de laquelle les deux sondes réagissent pour former un excimère. En comparant la dynamique Martini aux expériences de fluorescence, il est possible d'estimer le facteur d'accélération. / We propose a novel approach to extract the lateral diffusion coefficient in lipid bilayers using excimer formation. In contrast to previous statistical models that modeled the system as points undergoing jumps from site to site on a lattice, we use coarse-grained molecular dynamics to study lipid bilayers simulated using the Martini force field. We derive time dependent reaction rates from survival probabilities obtained a posteriori from numerically generated trajectories of symmetric DOPC (1,2-Dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine) and POPC (1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine) bilayers at 283K and 293K respectively. Collision dynamics are determined by virtually relabeling the simulated molecules. The fluorescent probes are assumed to behave like ordinary membrane lipids and therefore the dynamics remain unaffected. We derive a generalized expression for the survival probability combining independent pairs and size scaling assumptions, but no assumption is made regarding the kinetic rate of the excimer formation process. By fitting the numerically determined normalized fluorescence emission intensities to experimental titration curves, we obtain two sets of results for the lateral diffusion coefficients depending whether interleaflet excimer association is allowed or not. We use a capture radius of 0.5 nm, the distance at which the probes react to form excimers. By relating Martini dynamics to real fluorescence experiments, we estimate the numerical Martini acceleration factor. We also study mixtures of oxidized-non oxidized DOPC and POPC bilayers using a hydroperoxidized model of these lipids for different concentrations of the oxidized component (3.1%, 25% and 50%). Using pair correlation functions, we extract structural information on the systems and determine whether the two components are prone to mixing or not. Finally, we calculate the thermodynamic mixing parameters within the framework of the virial expansion.