J. R. Lacadena, J. A. Esteban, B. dePascual
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Existen numerosos programas que permiten realizar este tipo de cálculos,
uno de los más utilizados es el programa
ONIOM
(
O
urown
N
-‐Layered
I
ntegrated
molecular
O
rbital and molecular
M
echanics), que en su nombre hace alusión
precisamente a la construcción en capas, como la cebolla. El desarrollo de las
primeras versiones de este programa se debe a un Español, FeliuMasera, que la
Academia Sueca de Ciencias menciona en su comunicado tras la concesión del
PremioNobel deesteaño(29).
4.1. LaprimerasimulaciónQM/MMaplicadaaunaenzima
Una vez más los galardonados fueron pioneros en la utilización de esta
metodología para el estudio de sistemas biológicos. Consideraron que el estudio
detalladodelmecanismodeunareacciónenzimáticaeraunproblema importante.
Seleccionaron para este primer estudio la lisozima, una conocida enzima,
sobre la que se habían realizado ya numerosos estudios sobre su posible
mecanismo de reacción(30) y había diversas estructuras tridimensionales del
complejoentre la lisozimayun inhibidor tri-‐N-‐acetyl glucosamina (
tri
-‐NAG) yenel
modelodehexa-‐NAG, sustratonatural dentrodel sitioactivode laenzima(31).
En concreto estudiaron la estabilidad del ion carbonio intermedio formado
en la ruptura por la lisozima de un enlace glucosídico. Se encontró que la
estabilizaciónelectrostática constituíaun factor importantequepodría justificar el
incremento en la velocidad de la reacción que conduce a la formación de este
intermedio. Los factores estéricos, tales como la tensión del sustrato al unirse a la
lisozima, noparecencontribuir significativamente.
El método descrito en este trabajo considera todo el sistema enzima-‐
sustrato. La energía y la distribución de carga de los átomos directamente
involucrados en la reacción se evaluaronmediantequímica cuántica,mientras que
la superficiede energíapotencial del restodel sistema, incluyendoel disolvente se
evaluó con métodos clásicos. Un detalle importante del método es que el
tratamientodel efectodieléctricodebido tantoa los átomosde laproteína, comoal
disolvente (agua). Sumodelo dieléctrico se basó en un cálculo directo del campo
electrostáticodebido a los dipolos inducidos al polarizar los átomos de laproteína
y losdipolos inducidosal orientar lasmoléculasdeaguadel entorno(1).
4.2.OtrasaplicacionesdeQM/MM
Durante mucho tiempo los cálculos QM/MM estuvieron dominados por el
estudio de reactividad enzimática. Sin lugar a duda este es uno de los principales
campos de aplicación, pero no sólo la formación y ruptura de enlaces requiere
QM/MM, sino también otros procesos asociados a reorganización de la estructura
electrónica. Porejemplo laspropiedadesespectroscópicas.
