OXIDO NITRICO (NO)
Sintetizado en vivo por la enzima NOsintetasa
Mensajero fisiológico unido al cofactor
hemo de la guanilato ciclasa soluble
Participa en muchas funciones biológicas:
• vasodilatación
• neurotrasmisión
• agregación de plaquetas, etc
• defensa
Sin embargo un exceso es dañino
• Produce especies muy reactivas
• Causa daños en las proteínas, ADN
• Enfermedades asociadas al estrés
oxidativo (Parkinson y Alzheimer)
OBJETIVOS
 Escoger el método semiempírico más
adecuado (AM1 o PM3)
 Escoger
los
parámetros
óptimos
necesarios para aplicar MMH.
 Obtener los sitios de interacción más
favorables
 Evaluar el efecto del agua en esta
interacción para la alanina.
 Comparar los resultados obtenidos con los
experimentales disponibles en Protein Data
Bank(PDB).
MMH
(Hipersuperficie de Múltiples Mínimos)
• Conjunto canónico compuesto por una
molécula de a.a. y una de NO
• Encontrar un número de celdas que
representen las contribuciones más
significativas a un estado del sistema
• Tomando como energía de referencia el estado
de las moléculas no asociadas
q
*


i
  i
g ie
RT
i i((NO)+ (a.a.))
E ass
2   ln q 
 RT 
  RT
  T V
Sass= Rln q* + ass/T
Fass= -RTlnq*
*
2
q '
q
*
DESARROLLO
EXPERIMENTAL
AMINOACIDO BLOQUEADO
• Optimizar utilizando el Mopac6 las geometrías
del NO y los aminoácidos por separado
• Generar 50 conformaciones aleatorias del NO
alrededor de cada aminoácido usando el
programa Granada con una caja de 7 A0
• Optimizar las celdas obtenidas con el Mopac6,
utilizando las palabras claves:
AM1/PM3,UHF,EF, PRECISE, PULAY,MMOK.
• Procesamiento estadístico, utilizando los
programas input y Q3.
Elección del Método
Semiempírico
GLICINA
AM1
PM3
METODO ESCOGIDO
AM1
SELECCION DEL
INDICE DE TANIMOTO
Y LA ENERGIA DE
CONVERGENCIA
T
#CELDAS
E a s s ( k J /m o l)
S ( J /K )
F ( k J /m o l)
A L A N IN A
0 .6 5
24
- 8 .2 8
2 2 .5 1
- 1 4 .9 9
0 .7 5
24
- 8 .2 8
2 2 .5 1
- 1 4 .9 9
0 .8 5
24
- 8 .2 8
2 2 .5 1
- 1 4 .9 9
0 .9 5
29
- 8 .3 2
2 3 .9 5
- 1 5 .4 6
A R G IN IN A
0 .6 5
15
- 1 0 .8 5
1 7 .7 6
- 1 6 .1 4
0 .7 5
16
- 1 0 .7 5
1 8 .3 8
- 1 6 .3 8
0 .8 5
16
- 1 0 .7 5
1 8 .3 8
- 1 6 .3 8
0 .9 5
21
- 1 0 .4 3
2 0 .1 8
- 1 6 .4 4
Econv=0.001eV
T=0.95 Se tienen en cuenta estructuras iguales (ala, arg)
T=0.65 Se eliminan celdas iguales (arg)
T
E co nv (eV )
#celd as E ass(kJ/m o l)
S (J/K ) F (kJ/m o l)
0.85
0.001
24
-8.28
22.51
-14.99
0.85
0.003
14
-8.37
18.05
-13.75
0.85
0.005
12
-8.18
16.41
-13.08
0.85
0.009
9
-8.36
13.71
-12.44
Econv=0.001eV celdas con T>0.85 no son eliminadas
Econv=0.003eV celdas con T>0.85 no son eliminadas
Econv=0.005eV celdas todas diferentes
Econv=0.009eV celdas todas diferentes, han sido eliminadas
celdas diferentes como iguales
T=0.85
Econv=0.005eV
RESULTADOS
Y
DISCUSIÓN
CELDAS DE MÍNIMA ENERGÍA
Met
Trp
Interacción por el NH(entre 2-2.5A0) 11 a.a.:
Ala, Asp, Asn, Cys, Glu, Ile, Gly, Met, Phe,
Trp, Val
A.A. con R no polares
R alifático: Ala, Val, Ile, Leu, Met, Pro
Ala
E=-9.84 kJ/mol
E=-2.61 kJ/mol
H (<1 kJ/mol)
H
Val H
Ile
(<2 kJ/mol )
E=-7.62 kJ/mol
H
E=-7.43 kJ/mol
H
Leu
E=-8.59 kJ/mol
H,
E=-6.85 kJ/mol
H
Met
(<2 kJ/mol )
H
Pro
E = -6.8 5 k J/m o l
H(C5)
E = -3 .5 7 kJ /m ol
H(C2)
Aromáticos
Phe
<1kJ/mol
H
Trp
H(NH aromático)
E=-8.90 kJ/mol
H(NH aromático)
E=-8.52 kJ/mol
Polares
Sin carga con OH
Thr
H(OH)
Ser
H(OH)
Tyr
H(orto), H(meta)
Amidas
Asn
H(NH2)
Gln
H(NH2)
Gly
H
Cys
H
Con carga
Acidos
Asp
H
Glu
H
Básicos
Arg
H
His
H
E=-12.25 kJ/mol
H(C5)
E=-9.65 kJ/mol
H
E=-9.07 kJ/mol
Lys
H(NH3+)
ALANINA CON DOS
MOLECULAS DE AGUA
Celda 48
Celda 14
Energías de Asociación(kJ/mol)
AA
Eass(kJ/mol)
AA
Eass (kJ/mol)
Ala
-8.19
Leu
-6.86
Asn
-8.71
Lis
-15.09
Arg
-10.70
Met
-8.14
Asp
-8.50
Phe
-8.19
Cys
-6.74
Pro
-6.38
Gln
-8.03
Ser
-8.16
Gly
-7.14
Thr
-7.27
Glu
-7.14
Trp
-9.60
His
-9.93
Tyr
-6.50
Ile
-7.41
Val
-7.48
Lis>Arg>His>Trp>Asn,Asp>Ala,Phe,Ser,Met,
Gln>Val,Ile,Thr,Glu,Gly,Leu, Cys,Tyr,Pro.
COMPARACION CON
DATOS
EXPERIMENTALES
• Fueron analizadas 15 estructuras RX
• Se analizaron los aminoácidos que se
encontraban a 5.00 A0 del NO
• Aminoácidos presentes: Ala, Asn, Asp,
Arg, Gly, His, Leu, Ile, Phe, Ser, Thr, Trp,
Tyr, Val.
• La orientacion del NO es por el O con
excepcion de dos interacciones con el
aminoácido His.
0
0
a.a
# veces
sitios
Dist. Prom. (A )
Desv. Prom. (A )
His
11
10 H, H(C5)
3.18
0.32
Leu
11
H
3.79
0.37
Phe
7
4Hp, 3Hm
3.84
-----
Val
4
H
3.47
0.26
Ala
4
H
4.45
1.11
Gly
2
H
3.52
0.05
Ile
2
H
3.32
0.22
Asp
2
COO
4.02
-----
Tyr
1
Ho
4.22
0.23
Ser
1
H(OH)
3.87
0.60
Thr
1
H(OH)
4.30
1.40
Arg
1
H
2.73
0.17
Trp
1
H
3.86
-----
-
Se reproducen los sitios para los a.a.: His, Leu, Val, Ala, Gly,
Ile, Tyr, Ser, Thr
No se reproducen para los a.a: Trp, Phe, Asp
CONCLUSIONES
• AM1 es más adecuado que PM3 para
reproducir las interacciones los a.a con el
NO
• T=0.85 y Econv=0.005 eV son los
parámetros más adecuados para hacer el
procesamiento estadístico
• La interacción por el H unido al NH peptídico
es muy favorable.
• Los sitios de interacción obtenidos son los
siguientes:
• a.a. R no polares:
-cadena alifática: H, H unidos a grupos CH3
-cadena aromática: Phe H, Trp H (NH arom.)
• a.a R polares sin carga:
-Gly, Cys: H
-con grupos OH: Ser, Thr, H hidroxílico, Tyr
Ho, Hm
- amidas: Grupo amido
• R con carga negativa (ácidos):
-Asp: H
-Glu: H
• R con carga psitiva (básicos)
-Por algunos de los H que se encuentran
en la zona donde esta localizada la carga
positiva
• La presencia de agua en el medio debilita
la interacción del NO con el a.a. alanina
• Los sitios de interacción obtenidos para
los a.a.: Val, Ala, Leu, His, Gly, Ser, Thr,
Ile, Asn, Arg, Tyr concuerdan con los
observados en el PDB, no ocurriendo lo
mismo para: Phe, Trp , Asp.
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Modelo Te