Teoría y simulación de Monte Carlo aplicado al estudio de la adsorción de proteínas anticongelantes con tres dominios adsortivos

LOPEZ ORTIZ, JUAN IGNACIO; PAOLA TORRES; CLAUDIO F. NARAMBUENA; JOSE ANTONIO RAMIREZ PASTOR

La Plata

Congreso; 102a REUNIÓN DE LA ASOCIACIÓN FÍSICA ARGENTINA; 2017

Universidad Nacional de la Plata

Hay organismos tales como peces, insectos, plantas, hongos y bacterias capaces de sobrevivir en condicionesde congelamiento y bajas temperaturas [1-2]. Estos organismos estan protegidos del fro a temperaturasbajo cero por la presencia de protenas que poseen la caracterstica de pegarse al cristal de hielo e inhibirla cristalizacion del agua alrededor [3-4]. Estas moleculas son llamadas protenas antifreeze (AFPs), yencontrar tales protenas poseen varias potenciales aplicaciones, ya sea en medicina, criopreservacion deorganos (congelandolos a temperaturas extremadamente bajas) para transplante o para mejorar la calidaddel esperma, ovulos y embriones guardados en estado solido. Pueden ser aplicadas a materiales a basede agua, tales como comidas o pinturas. En la actualidad no existen tecnicas experimentales que haganposible ver como las protenas antifreeze y las moleculas de agua se acomodan en la supercie de unapartcula de hielo en crecimiento. En este contexto ha sido importante el desarrollo de numerosos modelosteoricos y simulaciones computacionales. Una simple isoterma de Langmuir ha sido usada para modelar laadsorcion reversible de dos AFPs distintas (protenas con uno y dos dominios) en el cristal de hielo. [5].Luego se desarrollo una alternativa usando el formalismo gran canonico de la mecanica estadstica, en el cualse aplico un modelo de gas de red para describir la adsorcion de AFPs considerando multiple ocupacionde estados sobre un cristal de hielo donde las protenas fueron modeladas como cadenas de 3 unidadesidenticas (dominios) conectados por cables"exibles, los cuales pueden adsorberse en 3 diferentes estadosde adsorcion [6]. Recientemente, la adsorcion de AFPs sobre hielo fue estudiada combinando modeladoteorico y simulaciones computacionales [7]. En este trabajo se estudian las AFPs considerando que puedenadsorberse en una red cuadrada como monomeros, dmeros y trmeros (exibles o lineales), desde un puntode vista teorico y de simulacion de Monte Carlo. Se obtuvieron isotermas de adsorcion para los tres estados,teniendo en cuenta la capacidad de la protena de adsorberse en forma lineal o tortuosa, estas se contrastarona los datos de simulacion con excelentes resultados.1. DeVries A L, Wohlschlag D E, Science 173 (1969) 1073.2. Fletcher G L, Hew C L, Davies P L, Annu Rev Physiol. 63 (2001) 359.3. Raymond J A, DeVries A L, Proc Natl Acad Sci USA 74 (1977) 2589.4. Garnham C P, Gilbert J A, Hartman C P, Campbell R L, Laybourn-Parry J, Davies P L BiochemicalJournal 411 (2008) 171.5. Can O, Holland N B, J Colloid Interface Sci. 329 2009 24.6. Quiroga E, Ramrez-Pastor A J, Chem. Phys. Lett. 556 (2013) 330.7. Narambuena C F, Sanchez Varretti F, Phys. Chem. Chem. Phys., 18 (2016) 24549.