CALCULO DE ESPECTROS VIBRACIONALES ANARMÓNICOS CLÁSICOS MEDIANTE DINÁMICA MOLECULAR QM/MM USANDO MÉTODOS SEMIEMPÍRICOS.

DIEGO J. ALONSO DE ARMIÑO; MARIANO C. GONZÁLEZ LEBRERO; DARÍO A. ESTRIN; ROSA M. S. ALVAREZ

Córdoba

Congreso; XVII Congreso Argentino de Fisicoquimica y Química Inorgánica; 2011

Socidad Argentina de Investigación Fisicoquímica

Introducción. El aminoácido triptofano presenta una serie de bandas en su espectro vibracional caracterizadas extensamente en bibliografía, cuya sensibilidad al ambiente químico inmediato y a la conformación del aminoácido son extremadamente útiles para el estudio de proteínas. La interpretación de espectros experimentales de moléculas complejas como las proteínas puede ser, en ocasiones, compleja. Los métodos teóricos pueden ser de gran ayuda en este sentido. Métodos. En el presente trabajo se pretende estudiar la viabilidad y efectividad de un método de cálculo de espectros vibracionales directamente a partir de simulaciones de dinámica molecular QM/MM con métodos semiempíricos, mediante la transformación de Fourier de la función de autocorrelación de velocidades (FTVAF) obtenidas de la trayectoria. Se realizaron simulaciones de dinámica molecular QM/MM de triptofano en presencia y ausencia de solvente (modelo explicito), en las que el aminoácido se trató mediante tres modelos semiempíricos diferentes, PM3, AM1 y DFTB. Se calculó la función de autocorrelación de velocidades de cada modo escencial obtenido a partir de la diagonalización de la matriz de covarianza y luego se aplicó la transformación de Fourier para obtener la densidad de estados vibracionales. El análisis se centró en las tres bandas más importantes W3, W7 y W17. Resultados. Se encontraron muy marcados efectos de la anarmonicidad comparados con el espectro armónico, con corrimientos de hasta 100 cm-1. Se observaron desdoblamientos de algunas bandas, posiblemente debidos a fenómenos de acoplamiento entre modos vibracionales. El comportamiento de las bandas estudiadas frente a perturbaciones tales como diferentes conformaciones del aminoácido, polaridad del medio y presencia de puentes hidrógeno no se correlacionó con resultados experimentales en bibliografía, debido seguramente a deficiencias en la superficie de energía potencial modelada por los métodos semiempíricos. El método FTVAF de cálculo del espectro vibracional, sin embargo, mostró una mejora substancial respecto del método armónico usando la misma superficie de energía potencial, permitiendo además el análisis de aspectos del espectro completamente ausentes en dicho método. Conclusiones. El método FTVAF de cálculo del espectro parece ser capaz de reproducir algunos de los aspectos más complejos y difíciles de modelar de los espectros vibracionales, siempre que la calidad del método de modelado de la superficie de energía potencial lo permita, consecuencia de su naturaleza completamente anarmónica, lo que permitiría, en principio obtener resultados muy superiores a los métodos armónicos usados rutinariamente. Son necesarios, sin embargo, más estudios para determinar fehacientemente las capacidades y limitaciones del método FTVAF en este sentido.