Análisis de la Estructura Electrónica de la Trehalosa Anhidra y Dihidratada

ANDRE NICOLAI PETELSKI; SILVANA CARINA PAMIES; HERNAN MEIER; GLADIS LAURA SOSA

Lanús

Congreso; XXVII Congreso Argentino de Química y 4to Workshop Medicinal; 2010

Asociación Química Argentina

El uso de carbohidratos en la preservación de biomoléculas es un procedimiento ampliamente documentado en la literatura1. Entre estos carbohidratos se destaca la trehalosa. Este azúcar es un dímero de dos moléculas de glucosa unidas a través de sus grupos reductores (O-a-D-glucopiranosil-(1,1)-a-D-glucopiranosa) y actúa como protector de bioestructuras contra el estrés físico, tales como desecación, calor, frío, cambios osmóticos y presencia de metales pesados. En ausencia de agua, mantiene a los lípidos en fase fluida, evitando así, la separación de fase, ruptura y disgregación de las membranas. Por lo tanto juega un papel muy importante en la estabilización estructural y funcional de las membranas y proteínas en estado anhidro. Sin embargo, el mecanismo mediante el cual ejerce este rol, no está suficientemente claro. En la hipótesis del reemplazo de moléculas de agua, la estabilización se atribuye a la formación de enlaces de hidrógeno entre la trehalosa y las biomoléculas al remover las moléculas de agua, manteniendo de esta forma la integridad estructural de las membranas y de las proteínas. Otra hipótesis está relacionada con la capacidad de la trehalosa en inducir un estado vítreo, generando matrices en las que la velocidad de las reacciones químicas está disminuida por la baja movilidad de los reactivos en ellas. Actualmente existe mayor consenso en asumir que el mayor efecto protector de la trehalosa, en comparación con otros carbohidratos se debe a la acción conjunta de ambos factores, esto es, una alta Temperatura de transición vítrea (mayor que la de otros carbohidratos) que retarda las reacciones de deterioro y a las fuertes interacciones de enlaces de hidrógeno entre la trehalosa y las biomoléculas2. Con el propósito de contribuir al entendimiento de los factores que determinan las propiedades superiores de preservación de la trehalosa, en este trabajo se realiza un estudio estructural electrónico con métodos teóricos y cálculos DFT, sobre dos disacáridos: trehalosa y sacarosa. La topología de la densidad de carga electrónica se examina con la teoría de Atomos en Moléculas de Bader3 y las interacciones hiperconjugativas de transferencia de carga (TC), mediante un análisis de los Orbitales Naturales de Enlaces (análisis NBO).