Adsorción sobre hielo de proteínas de tres dominios: Teoría y Simulación de Monte Carlo

JUAN LOPEZ ORTIZ; EVELINA QUIROGA; JOSE ANTONIO RAMIREZ PASTOR; CLAUDIO F. NARAMBUENA; PAOLA TORRES

Santa Rosa, La Pampa

Congreso; XV Congreso Regional de Física Estadística y Aplicaciones a la Materia Condensada TREFEMAC; 2017

Departamento de Física Facultad de Ciencias Exactas y Naturales UNLPam

Hay organismos tales como peces, insectos, plantas, hongos y bacterias capaces de sobrevivir en condiciones de congelamiento y bajas temperaturas ([1], [2]). Estos organismos están protegidos del frío a temperaturas bajo cero por la presencia de proteínas que poseen la característica de pegarse al cristal de hielo e inhibir la cristalización del agua alrededor [3], [4]). Estas moléculas son llamadas proteínas antifreeze (AFPs), y encontrar tales proteínas poseen varias potenciales aplicaciones, ya sea en medicina, crio-preservación de  órganos (congel ́andolos a temperaturas extremadamente bajas) para transplante o para mejorar la calidad del esperma, óvulos y embriones guardados en estado sóolido. Pueden ser aplicadas a materiales a base de agua, tales como comidas o pinturas. En la actualidad no existen técnicas experimentales que hagan posible ver como las proteínas antifreeze y las moléculas de agua se acomodan en la superficie de una partícula de hielo en crecimiento. En este contexto ha sido importante el desarrollo de numerosos modelos teóricos y simulaciones computacionales. Una simple isoterma de Langmuir ha sido usada para modelar la adsorción reversible de dos AFPs distintas (proteínas con uno y dos dominios) en el cristal de hielo. [5]. Luego se desarrolló una alternativa usando el formalismo gran canónico de la mecánica estadística, en el cual se aplic ́o un modelo de gas de red para describir la adsorción de AFPs considerando múltiple ocupación de estados sobre un cristal de hielo donde las proteínas fueron modeladas como cadenas de 3 unidades idénticas (dominios) conectados por  ̧cables?flexibles, los cuales pueden adsorberse en 3 diferentes estados de adsorción [6]. Recientemente, la adsorción de AFPs sobre hielo fue estudiada combinando modelado teórico y simulaciones computacionales [7]. En este trabajo se estudian las AFPs considerando que pueden adsorberse enuna red cuadrada como monómeros, dímeros y trímeros (flexibles o lineales), desde un punto de vista teórico y de simulación de Monte Carlo. Se obtuvieron isotermas de adsorción para los tres estados, teniendo en cuenta la capacidad de la proteína de adsorberse en forma lineal o tortuosa, estas se contrastaron a los datos de simulación con excelentes resultados.