Dr. Juan M. López Smith, Centro de Espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear CERMN) - Sección Química

La Resonancia Magnética Nuclear (RMN) es una herramienta clave para estudiar macromoléculas, ofreciendo información estructural y dinámica con resolución atómica, en escalas de picosegundos a segundos. Los desplazamientos químicos reflejan la estructura, mientras que los mecanismos de relajación revelan la dinámica molecular. Desde los estudios pioneros de Kay, Torchia y Bax (1989),1 la relajación del ¹⁵N combinada con el formalismo “model-free” de Lipari y Szabo2 se ha consolidado como estándar para analizar la movilidad interna de proteínas.

Recientemente, la integración de simulaciones de dinámica molecular (MD) con datos de RMN ha permitido representaciones más realistas de los movimientos moleculares.3 Tradicionalmente, el ¹H ha sido un núcleo “prohibido” en estudios de relajación debido a la complejidad de sus interacciones dipolares, pero con los avances en marcaje isotópico es tiempo de revisitar el relajamiento del ¹H con el objetivo de deducir experimentalmente la dinámica molecular de proteínas y su interacción con el solvente.

La capa de solvatación es fundamental para la estabilidad, flexibilidad y función de las proteínas. Las moléculas de agua modulan la energía libre conformacional, facilitan movimientos necesarios para la actividad biológica y participan en reconocimiento molecular, catálisis y unión de ligandos. En simulaciones MD, esta capa determina gran parte de la energía libre de unión proteína-ligando, aunque los modelos clásicos presentan limitaciones para describir la reorganización del agua y efectos entrópicos, generando discrepancias con los valores experimentales.

Comprender y modelar con precisión la solvatación es crucial para mejorar la exactitud de las simulaciones y la interpretación de procesos de reconocimiento molecular, con implicaciones directas en el diseño racional de fármacos. En este trabajo proponemos combinar datos experimentales de relajación ¹H con simulaciones MD para avanzar hacia una descripción más realista de la solvatación y su influencia en la dinámica de proteínas.

Este estudio fue realizado en el marco de una estancia en el laboratorio del Dr. Ad Bax, en el Laboratorio de Chemical Physics - National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases - National Institutes of Health.