Publication: Estudio de la dinámica de
macromoléculas articuladas.
Authors
García de la Torre, José ; Mellado Jiménez, Pelayo ; López Martínez, María del Carmen
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Facultad de Ciencias (Química y Matemáticas)
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Publisher
Murcia, Secretariado de Publicaciones e Intercambio científico, Universidad de Murcia
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Description
Abstract
Uno de los objetivos más importantes de la Química
Física Biológica, o Bioquímica Física, es determinar la estructura
de las macromoléculas biológicas, ya que es dicha
estructura la que determina su función.
Muchas de las macromoléculas biológicas son esencialmente
rígidas en el sentido de presentar una única conformación.
Para ellas se ha desarrollado una teoría hidrodinámica
bastante satisfactoria, que aparece descrita con
detalle en la revisión de García de la Torre y Bloomfieid '.
Sin embargo, existen también una serie de macromoléculas,
como el ácido ribonucleico de transferencia, la miosina
y las inmunoglobulinas, que poseen cierto número de
fragmentos totalmente rígidos que están conectados entre
sí mediante articulaciones más o menos flexibles. Estas
articulaciones se comportan como regiones «blandas» de la
macromolécula, y en muchos casos son susceptibles de
ataque enzimático. Estas macromoléculas son las llamadas
«articuladas» y resulta entonces que la función biológica
de las macromoléculas de este tipo está determinada por la
flexibilidad parcial de las articulaciones.
Como en el caso de macromoléculas rígidas, es posible caracterizar la flexibilidad de las articulaciones mediante el
análisis de propiedades hidrodinámicas. De hecho, durante
los últimos años se han desarrollado una serie de estudios
encaminados a este fin. Harvey (2, 3) trató el caso de un
único grado de libertad de flexión en una macromolécula
formada por dos fragmentos o subunidades. Wegener y
col. (4) presentó un formalismo más ambicioso para macromoléculas
compuestas por un número cualquiera de subunidades
que luego fue aplicado a una macromolécula
concreta Wegener (5).
El defecto de todos estos trabajos es que no tuvieron en
cuenta la interacción hidrodinámica entre las dos subunidades.
Resultaba necesaria, entonces, una teoría similar a
la ya desarrollada para macromoléculas rígidas (García de
la Torre y Bloomfíeld (1); García Bernal y García de la
Torre (6), en la que cada una de las subunidades se modelase
como un conjunto de elementos esféricos de fricción,
de manera que la interacción hidrodinámica se pudiera introducir
mediante los métodos usuales. Recientemente,
Wegener (7) dio un paso importante en esta dirección, calculando
los coeficientes de fricción y difusión para modelos
de varilla articulada, formada por dos brazos cilindricos
idénticos. Nuestro objetivo consistió en introducir la interacción hidrodinámica
en el formalismo de Harvey, que nos parece
más adecuado para estudiar la dinámica específica de la
articulación separadamente de la dinámica global de la macromolécula.
Partiendo de la teoría de macromoléculas rígidas,
hemos incluido en ella, junto a los seis grados de
libertad de traslación y rotación global, otros tres grados
que corresponden a la flexión de las dos subunidades y a la
torsión de cada una de ellas. Para ilustrar los efectos de
interacción hidrodinámica (comparativamente respecto a
los formalismos que no la consideran), hemos elaborado
con detalle el problema sencillo de un modelo de tres esferas,
en el que una actúa como articulación y las otras dos
representan a las subunidades móviles.
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