Parametrización de Cu2+ en un campo de fuerzas y su aplicación a metalopéptidos - Monjaraz Rodríguez, Alejandra (Universidad Autónoma Metropolitana, 2018)
En la búsqueda por generar metodologías que ayuden al estudio de sistemas biológicos que poseen metales de transición con técnicas como la mecánica molecular y la dinámica molecular, se han propuesto diversas estrategias para la parametrización de este tipo de sistemas. Un método de parametrización general y recientemente evaluado es el llamado modelo de átomos ficticios. Mediante esta aproximación es posible simular complejos con centros metálicos independientemente de los ligandos, ya que para la construcción de este modelo solamente es necesario establecer el radio de van der Waals del ion y su geometría de coordinación. Con esta opción es posible, en teoría, extrapolar el campo de fuerzas a complejos con distintos ligantes con geometrías similares. El modelo de átomos ficticios ha demostrado dar buenos resultados para describir sitios activos con centros metálicos en algunas proteínas, en particular con Mg2+ y Zn2+. Para fijar la posición de los átomos ficticios se construyen complejos metal-agua del tipo [M(H2O)n] x+ donde n indica el número de moléculas de agua en la primera esfera de coordinación y x+ el total de la carga del sistema complejo metal-agua. La posición que ocupan las moléculas de agua coordinadas con el metal determina el vector de posición de los átomos ficticios, pues estos se colocan a una distancia igual al radio de van der Waals del ion metálico. La posición de las moléculas de agua puede determinarse con parámetros ideales a la geometría de coordinación o con métodos mecánico cuánticos. En este trabajo se utilizó el modelo de átomos ficticios catiónicos para la parametrización del ion Cu2+. Mediante un estudio estocástico de tipo recocido simulado, con el código ASCEC, se obtuvieron isómeros para el Cu2+ hidratado. En una segunda etapa se optimizaron todos los isómeros con la Teoría de los funcionales de la densidad usando PBE0-D/6-311++G** y M06-2x/6-311++G**.Con el análisis estadístico de las distancias y ángulos de los isómeros estudiados se obtuvieron los parámetros necesarios, para describir la coordinación del metal y construir el modelo de átomos ficticios catiónicos. Las cargas de los átomos ficticios catiónicos, a diferencia de parametrizaciones anteriores, se fijaron con cálculos ab initio de cargas ajustadas al potencial electrostático. Con lo anterior fue posible parametrizar las constantes del potencial de Lennard Jones en el campo de fuerza OPLS/AA, para reproducir la energía libre de hidratación del Cu2+ con los modelos generados. Una vez parametrizado el ion metálico en el campo de fuerzas se probó el modelo en sistemas de interés biológico como la proteína plastocianina y el péptido 1-16 β-amiloide. Con lo cual se pudo observar que la descripción del ion Cu2+ es adecuada, al presentar resultados comparables con datos experimentales de cada sistema.