{"id":131393,"date":"2013-10-14T15:04:58","date_gmt":"2013-10-14T14:04:58","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/microbiologia\/2013\/10\/14\/131393"},"modified":"2013-10-14T15:04:58","modified_gmt":"2013-10-14T14:04:58","slug":"juegos-de-quimica-que-obtienen-el-nobel","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/microbiologia\/2013\/10\/14\/131393","title":{"rendered":"Juegos de qu\u00edmica que obtienen el Nobel"},"content":{"rendered":"

Autores:<\/strong> Miguel Vicente, Paulino G\u00f3mez-Puertas<\/a> y Jes\u00fas Mendieta<\/a><\/p>\n

En 2013 el Nobel en Qu\u00edmica<\/a> ha premiado un juego de ordenador. \u00bfEs que en la Academia Sueca se han vuelto locos perdiendo el tiempo con las consolas? No exactamente, han premiado el desarrollo de unos procedimientos para reproducir en un ordenador las reacciones qu\u00edmicas que nos mantienen vivos.<\/strong> Entre otras aplicaciones, una muy importante es que gracias a ello se hace m\u00e1s f\u00e1cil buscar compuestos para modificar el comportamiento de nuestras c\u00e9lulas o para frenar a los pat\u00f3genos que las infecten. Por eso, empezando con algo que al principio, en los a\u00f1os setenta del siglo pasado, pod\u00eda parecer un pasatiempo pronto ser\u00e1 posible aliviar el sufrimiento provocado por muchas enfermedades.\n<\/p>\n

\n\"Nobel_2013\"<\/a>
Premiados con el Nobel de Qu\u00edmica en 2013.<\/strong> <\/span>Martin Karplus<\/span><\/a> (Harvard, USA y Estrasburgo, Francia), <\/span>Michael Levitt<\/span><\/a> (Stanford, USA) y <\/span>Arieh Warshel<\/span><\/a> (Southern California, USA).<\/span><\/p>\n

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Los tres investigadores premiados combinaron dos modos de entender la F\u00edsica, uno es la Mec\u00e1nica Newtoniana, que pod\u00edamos decir se puede reproducir en modelos inform\u00e1ticos con menor detalle (a nivel at\u00f3mico) y el otro la Mec\u00e1nica Cu\u00e1ntica cuya simulaci\u00f3n precisa ser mucho m\u00e1s detallada (a nivel sub-at\u00f3mico). Su idea genial fue darse cuenta de que para facilitar los c\u00e1lculos empleados para simular las reacciones qu\u00edmicas que realiza una prote\u00edna, muy complejos y que requieren mucho tiempo de procesamiento en el ordenador, no es necesario describir toda su estructura con el mismo detalle minucioso. Lo mismo que para saber c\u00f3mo se asa un pollo en casa no es necesaria una lista de los cuadros del sal\u00f3n, sino saber qu\u00e9 tipo de horno tiene la cocina, para simular en el mundo virtual c\u00f3mo se produce una reacci\u00f3n qu\u00edmica dentro de una prote\u00edna s\u00f3lo es preciso dar muchos detalles sobre lo que sucede en su centro activo, y no tantos sobre lo dem\u00e1s que hay alrededor. En el centro activo de una prote\u00edna es donde se procesan los enlaces qu\u00edmicos de las mol\u00e9culas que la prote\u00edna transforma. All\u00ed se queman los combustibles o se sintetizan los compuestos necesarios para la vida.\n<\/p>\n

Esta simplificaci\u00f3n del problema consigue que hoy se pueda recrear en el ordenador un mundo virtual en 3D que imita casi a la perfecci\u00f3n el funcionamiento de las prote\u00ednas. Gracias a ello, podemos ya realizar experimentos en el ordenador como si los hici\u00e9ramos en el tubo de ensayo y seguir as\u00ed una reacci\u00f3n qu\u00edmica en tiempo real. Con una enorme ventaja: podemos "ver" y medir el movimiento de los \u00e1tomos individuales en distancias que se miden en Angstroms<\/em> (diez-millon\u00e9simas de mil\u00edmetro) y en escalas de tiempo de nanosegundos (mil-millon\u00e9simas de segundo). Ninguna otra t\u00e9cnica puede hacerlo con la precisi\u00f3n con la que la reacci\u00f3n qu\u00edmica ocurre en los circuitos del ordenador. Y lo mejor de todo es que esos experimentos virtuales que arrojan resultados casi tan v\u00e1lidos como los que se realizan en el tubo de ensayo los podr\u00eda hacer en su cuarto de estar una persona que tenga los conocimientos y los programas adecuados usando un ordenador poco m\u00e1s potente que el que ya tiene. <\/p>\n

\nEn la actualidad son muchos los grupos de investigaci\u00f3n que, gracias a las bases proporcionadas por Karplus, Levitt y Warsel, est\u00e1n dise\u00f1ando nuevos sistemas de simulaci\u00f3n computacional de procesos biol\u00f3gicos, que cada vez son m\u00e1s precisos y eficientes. Los autores de este art\u00edculo (en el CNB<\/a> y en el CBMSO<\/a>) junto con la empresa Biomol-Informatics<\/a> llevan colaborando ya varios a\u00f1os en el estudio de prote\u00ednas que las bacterias precisan para proliferar. Nuestro objetivo es utilizar m\u00e9todos virtuales para averiguar c\u00f3mo bloquear su actividad y as\u00ed dise\u00f1ar nuevos antibi\u00f3ticos. Para una de ellas, la prote\u00edna llamada FtsZ, por simple modelizaci\u00f3n de su estructura ya hab\u00edamos comprobado que su centro activo es relativamente accesible para las mol\u00e9culas que han de introducirse en \u00e9l. En su momento los procedimientos de simulaci\u00f3n din\u00e1mica permitieron adem\u00e1s definir mucho mejor sus propiedades, e incluso predecir<\/a> algo que la qu\u00edmica sola no nos hab\u00eda dicho todav\u00eda, que su actividad era muy baja cuando la reacci\u00f3n se realizaba en medios ligeramente \u00e1cidos, cosa que comprobamos ocurr\u00eda de verdad en el laboratorio. <\/p>\n

 
\n\"Zvideo\"<\/a><\/p>\n

El agua que transita alrededor de FtsZ.<\/strong> Se muestran mol\u00e9culas de agua (representada como dos bolitas blancas unidas a otra roja) deambulando por los alrededores de un complejo formado por cuatro mol\u00e9culas de FtsZ (lo que se llama un tetr\u00e1mero). Una mol\u00e9cula de agua es necesaria para una de las reacciones que ejecuta FtsZ, y en este caso solo se queda estacionada en el sitio adecuado en dos de los centros activos del tetr\u00e1mero, los que funcionan. En el otro, que en las condiciones de la simulaci\u00f3n no es funcional, ninguna de las mol\u00e9culas de agua que rondan por su alrededor logra estabilidad suficiente para estar en la posici\u00f3n correcta. Fuente: <\/span>enlace<\/span><\/a>.<\/span>\n<\/p>\n

\nComo la prote\u00edna FtsZ la necesitan la inmensa mayor\u00eda de las bacterias, incluyendo las que producen muchas infecciones graves, nuestro trabajo se encamina ahora a encontrar mol\u00e9culas nuevas que se peguen a ella, ya sea en el centro activo o en otras regiones que impidan su funci\u00f3n. Los resultados iniciales han identificado una nueva mol\u00e9cula que en el universo virtual puede alojarse en FtsZ, y lo mismo que ocurri\u00f3 con la predicci\u00f3n anterior, al sintetizar el compuesto qu\u00edmico se ha comprobado que lo hace tambi\u00e9n en el mundo real. <\/p>\n

Lo mismo que FtsZ, se pueden estudiar otras prote\u00ednas, como la llamada Ras-P21<\/a>, implicada en c\u00e1ncer, o la FoF1-ATPasa<\/a>, el generador de energ\u00eda de nuestras c\u00e9lulas. As\u00ed, lo que comenz\u00f3 como un conjunto de p\u00edxeles en una pantalla puede ser el d\u00eda de ma\u00f1ana la pastilla que nos libre de una infecci\u00f3n mortal o que ayude a curar el c\u00e1ncer. Y ello gracias al trabajo que iniciaron Karplus, Levitt y Warshel en los a\u00f1os 70.<\/p>\n

AGRADECIMIENTOS:<\/strong> el trabajo conjunto entre los grupos de los autores ha sido financiado por un proyecto de la Comisi\u00f3n Europea, <\/span>DIVINOCELL<\/span><\/a>.<\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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