Estudio del mecanismo cooperativo de la hemoglobina por métodos de mecánica cuántica y de mecánica cuántica/mecánica molecular

• Autores: Jean-Didier Maréchal
• Directores de la Tesis: Agustí Lledós (dir. tes.), Feliu Maseras Cuní (codir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2003
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Francesc Xavier Avilés Puigvert (presid.), Mariona Sodupe Roure (secret.), Liliane Mouawad (voc.), Jordi Villà Freixa (voc.), Carme Rovira (voc.)
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• Resumen

  • En este trabajo, varios métodos de modelización molecular han sido utilizados para estudiar las propiedades energéticas y estructurales de modelos del centro de fijación del oxígeno de la hemoglobina.

    El propósito de ta trabajo es de obtener informaciones relevantes sobre el mecanismo de cooperatividad de la hemoglobina.

    Los métodos utilizados son principalmente los métodos de mecánica cuántica pura (QM) (ab initio y funcional de la densidad) así que el método híbrido mecánica cuántica/mecánica molecular (QM/MM) IMOMM.

    A lo largo del trabajo, los módelos utilizados tienen una estructura cada vez más semejante a la estructura conocida del centro de fijación de la especie bioquímica. Así, los primeros modelos se limitan a una porfirina (P) con el átomo de hierro(II) (FE(II)) con un modelo del ligando axial histidina (un imidazole: Im) para la especie desoxigenada de la hemoglobina, y además una molécula de oxígeno para la especie oxigenada de la hemoglobina.

    Este modelo ha sido utilizado tanto con los métodos QM como los métodos QM/MM, y nos ha permitido estudiar entre otras cosas las energías relativas entre los diferentes estados de espín de las especies tetracoordinadas [Fe(II)(P)], pentacoordinadas [FE(II)(P)(Im)], y hexacoordinadas [FE(II)(P)(Im)(O2)].

    No obstante, el ahorro de tiempo de cálculo que ofrecen los métodos QM/MM nos ha permitido estudiar un modelo más fiel a la realidad química de la hemoglobina, en el cual los residuos los más cercanos del átomo de hierro son incluidos incluso con una parte de mecánica cuántica. Este modelo ha permitido por primera vez de observar y quantificar las diferencias energéticas de la fijación del oxígeno según la subunidad y el estado alostérico de la proteina.