Las Moleculas De La Vida

Las moléculas de la vida
Los modelos computarizados revela cómo el agua afecta a las estructuras y la dinámica de las moléculas biológicas como las proteínas, dando pistas a sus funciones
por Mark Gerstein y Michael Levitt

El agua es barata, si no es libre, en la mayoría de lugares en el mundo. Sin embargo, durante el verano de 1986, uno de nosotros (Levitt) pasó de medio millón dedólares en una cantidad de agua que apenas mojaba la punta de un alfiler. El dinero no era para comprar la cantidad extremadamente pequeña de agua. Más bien era para pagar los cerca de dos semanas de tiempo de procesamiento en un gigantesco stateof la última supercomputadora necesarios para crear un modelo de cómo el agua afecta la estructura y el movimiento de una proteína en particular. La proteína fuepancreática bovina inhibidor de la tripsina (BPTI), que se encuentra en el páncreas de ganado. BPTI es un tema favorito de los modeladores de equipo, simplemente porque es relativamente pequeño y por lo tanto más fáciles de estudiar que la mayoría de otras proteínas. Que había sido modelado antes, por Martin Karplus de la Universidad de Harvard y sus colegas en 1977, pero sólo "en vacío" (como sien el vacío), sin otras moléculas que interactúan con él. Nadie había BPTI visualizarse como lo que realmente existe en una célula viva, con miles de moléculas de agua que lo rodea. El medio millón de dólares resultó ser bien gastado. No sólo Levitt y su colega Ruth Sharon encontrar el anterior modelo en el vacío de BPTI ser un pobre predictor de cómo la proteína parecía y se comportaba en elmundo real, el descubrimiento ayudó a allanar el camino para químicos computacionales para simular las estructuras de otras moléculas biológicas en sus alrededores nativos y llorosos. Hoy en día, teniendo en cuenta los grandes avances en la tecnología informática, podemos modelar las proteínas como BPTI y sus moléculas de agua asociadas a una computadora de escritorio en un par de días, spendingabout80 centavos para la electricidad. Los científicos han simulado el humor acuoso ("en el agua") las estructuras de más de 50 proteínas y ácidos nucleicos como el ADN.¿Por qué es tan importante entender los efectos del agua sobre las formas de las moléculas biológicas? Principalmente, por una molécula de estructura de los rendimientos de pistas sobre cómo funciona, ayudando a los científicos adescifrar las interacciones bioquímicas que se suman a la vida. En un nivel más práctico, la comprensión de las estructuras de las moléculas biológicas en el agua algún día ayudar a los investigadores el diseño de nuevos fármacos que actúan mediante el bloqueo o la mejora de varias vías bioquímicas. El agua dentro

Para entender cómo el agua afecta a las estructuras de las moléculas biológicas, loprimero que deben apreciar las características distintivas de la misma agua. Estas propiedades se derivan de la estructura única del agua y la forma en que esta estructura permite que el agua para "gestionar" las cargas eléctricas de otras moléculas. Una sola molécula de agua (H2O) tiene una geometría tetraédrica en esencia, con un átomo de oxígeno en el centro del tetraedro, los átomos dehidrógeno en dos de las cuatro esquinas y las nubes de carga negativa en las otras dos esquinas. Las nubes de carga negativa consecuencia de la forma en que las estructuras atómicas del oxígeno y de hidrógeno se combinan. En términos simples, el oxígeno tiene ocho electrones de carga negativa rodeando el núcleo con carga positiva: dos en un depósito interior y seis en una cáscara externa. Capacidad máximade la capa interna es de dos electrones, por lo que es completo, pero la capa exterior puede tener hasta ocho. El hidrógeno tiene Los enlaces de hidrógeno dan agua a sus propiedades únicas. En este modelo de agua líquida, la molécula central (esferas de color rojo y blanco) se ha formado los enlaces de hidrógeno (líneas verdes) con cinco moléculas de agua (PINK). Sus átomos de hidrógeno...