Estudio experimental y teórico de la hidratación de grupos fosfatos en ésteres de interés biológico.

N. M. ALE; R. A. COBOS PICOT; S. A. BRANDÁN; S. B. DÍAZ; A. BEN ALTABEF; E. A. DISALVO

Rosario, Santa Fé

Workshop; Primer Workshop Argentino de Química Bioinorgánica; 2004

Estudio experimental y teórico de la hidratación de grupos fosfatos en ésteres de interés biológico. N. M. Ale1, R. A. Cobos Picot1, S. A. Brandán1, S. B. Díaz1, A. Ben Altabef1 y E. A. Disalvo2. 1Instituto de Química Física. Facultad de Bioquímica, Química y Farmacia. Universidad Nacional de Tucumán. San Lorenzo 456. 4000 Tucumán. Argentina. mail: altabef@fbqf.unt.edu.ar 2Laboratorio de Fisicoquímica de Membranas Lipídicas. Facultad de Farmacia y Bioquímica. U.B.A. Junín 956 2°P. (C. P.1113) Buenos Aires. Argentina. Las fosfatidilcolinas de una membrana lipídica se hidratan con alrededor de 18-20 moléculas de agua por fosfolípido. Las primeras seis moléculas de agua se ubicarían tentativamente en los grupos fosfato, que parecen ser un sensor de la hidratación de la membrana. Estas moléculas de agua comprometerían a los átomos de oxígenos del grupo fosfato o bien a los átomos de oxígeno de las uniones ésteres siendo esta interacción dependiente del grado en que estos grupos funcionales estén expuestos al agua. También se conoce que compuestos polihidroxilados como trehalosa y floretina afectan la frecuencia del modo de estiramiento antisimétrico P=O por la formación de enlaces hidrógeno y desplazando agua de los fosfatos [1-3]. Existen varias posiciones en las que estéricamente una molécula de agua se podría ubicar alrededor de un grupo fosfato, pero se desconoce cuáles serían las energéticamente favorables en una membrana lipídica. Dada la complejidad de una molécula de fosfolípidos para estudiar estos detalles estructurales, nuestro objetivo es analizar en forma teórica y experimental las interacciones del agua con moléculas más sencillas que contienen grupos fosfatos, tales como PO43-, HPO42-, H2PO4-, fosfoenolpiruvato (PEP) y ortofosfocolamina (O-PC). El propósito es determinar las estructuras energéticamente más estables y la influencia que los enlaces hidrógeno ejercerían sobre las posiciones de las bandas más importante relacionadas con el grupo fosfato. Se realizaron mediciones de los espectros IR, de actividades de agua y medidas de DSC. Los cálculos fueron llevados a cabo con el Programa Gaussian 98 [4] en una PC Pentium III bajo el sistema operativo Linux. Las estructuras iniciales de los compuestos estudiados fueron modeladas mediante el programa Gaussian View [4], sin hidratar y con una molécula de agua. Se optimizaron las geometrías usando el método DFT (B3LYP/6-31G*). Se hizo también un análisis NBO usando el mismo método y base mediante el programa NBO 3.1 [5] incluído en GAUSSIAN 98. Bibliografía [1] Luzardo, M C.; Amalfa, F.; Núñez, A.; Diaz, S.; Biondi de Lopez, A.C. and Disalvo, E.A. Biophys J. 78, 2452.( 2000). [2] E. Anibal Disalvo, Fabiana Lairion, Sonia B. Díaz and Jesus M. Arroyo. Recent Research Developments in Biophysical Chemistry. Editors: Carlos A. Condat & Ana Baruzzi:181-197 (2002). ISBN:81-7736-116-3. [3] Diaz, S. Tesis Doctoral, Universidad Nacional de Tucumán , Argentina (2001). [4] M. J. Frisch, A.B. Nielsen, E. Frisch, GAUSSIAN 98, Gaussian Inc., Pittsburgh, PA (1998). [5] ] E.D. Glendening, A.E. Reed, J.E. Carpenter, F. Weinhold, NBO Version 3.1.