Page 185 - 80_02
P. 185

J.	
  R.	
  Lacadena,	
  J.	
  A.	
  Esteban,	
  B.	
  de	
  Pascual	
  

	
  
conectadas	
   por	
   unos	
   resortes	
   (los	
   enlaces	
   formados	
   por	
   los	
   electrones)	
   que	
  
verifican	
   la	
   ley	
   de	
   elasticidad	
   de	
   Hooke.	
   Frecuentemente	
   esta	
   simplificación	
   es	
   a	
  
menudo	
  comparada	
  como	
  un	
  sistema	
  de	
  bolas	
  y	
  muelles.	
  Esta	
  analogía	
  responde	
  a	
  
las	
   siguientes	
   características:	
   cada	
   bola	
   encierra	
   las	
   propiedades	
   de	
   un	
   átomo,	
  
propiedades	
   que	
   dependen	
   en	
   realidad	
   de	
   su	
   distribución	
   electrónica.	
   En	
   la	
  
mecánica	
   molecular,	
   en	
   lugar	
   de	
   calcular	
   la	
   función	
   de	
   onda	
   en	
   cada	
   sistema,	
   se	
  
estima	
   el	
   valor	
   de	
   las	
   propiedades	
   derivadas	
   de	
   esta	
   a	
   través	
   de	
   una	
   serie	
   de	
  
parámetros.	
   La	
   primera	
   consideración	
   es	
   definir	
   un	
   conjunto	
   de	
   tipos	
   de	
   átomos,	
  
cada	
  uno	
  de	
  los	
  cuales	
  viene	
  determinado	
  no	
  sólo	
  por	
  el	
  elemento	
  a	
  que	
  se	
  refiere	
  
(oxígeno,	
  carbono...)	
  sino	
  por	
  los	
  diferentes	
  estados	
  en	
  que	
  este	
  se	
  puede	
  encontrar	
  
en	
   un	
   sistema	
   molecular	
   (carbono	
   con	
   hibridación	
   sp2,	
   carbono	
   con	
   hibridación	
  
sp3...).	
  	
  

        Una	
   vez	
   definido	
   el	
   conjunto	
   de	
   átomos,	
   el	
   efecto	
   de	
   la	
   distribución	
  
electrónica	
   se	
   puede	
   aproximar	
   a	
   través	
   de	
   la	
   inclusión	
   de	
   una	
   serie	
   de	
   cargas	
  
parciales	
  (partialcharges)	
  para	
  cada	
  átomo.	
  Estas	
  cargas	
  se	
  habrán	
  de	
  definir	
  para	
  
cada	
   molécula	
   con	
   la	
   que	
   se	
   trabaja,	
   puesto	
   que	
   dependen	
   no	
   solo	
   del	
   tipo	
   de	
  
átomo	
   sino	
   del	
   entorno	
   molecular.	
   El	
   método	
   de	
   cálculo	
   de	
   carga	
   parcial	
   varía	
  
desde	
   aproximaciones	
   topológicas,	
   como	
   las	
   cargas	
   de	
   Gasteiger-­-Marsili,(14)	
   a	
  
métodos	
   teóricamente	
   más	
   exactos,	
   como	
   el	
  restrainedelectrostaticpotentialfitting	
  
(RESP)(15)	
   empleado	
   para	
   definir	
   las	
   cargas	
   parciales	
   mediante	
   un	
   ajuste	
   que	
  
pretende	
   reproducir	
   lo	
   mejor	
   posible	
   la	
   distribución	
   del	
   potencial	
   electrostático	
  
molecular,	
   calculada	
   ab	
   initio	
   con	
   una	
   base	
   6-­-31G*.	
   Existen	
   otros	
   métodos	
  
intermedios,	
   como	
   por	
   ejemplo	
   los	
   basados	
   en	
   el	
   análisis	
   de	
   Mulliken	
   de	
   la	
  
distribución	
   electrónica	
   sobre	
   el	
   hamiltoniano	
   AM1.	
   Es	
   común	
   el	
   empleo	
   de	
   los	
  
métodos	
  de	
  cálculo	
  de	
  cargas	
  rápidos	
  (Gasteiger,	
  AM1)	
  en	
  los	
  estudios	
  de	
  docking,	
  
mientras	
   que	
   procedimientos	
   más	
   elaborados	
   como	
   el	
   RESP	
   se	
   reservan	
   para	
  
estudios	
   de	
   dinámica	
   molecular	
   o	
   para	
   el	
   cálculo	
   de	
   energía	
   libre	
   de	
   unión.	
   Las	
  
cargas	
   parciales	
   son	
   necesarias	
   para	
   calcular	
   interacciones	
   de	
   tipo	
   electrostático	
  
que	
  se	
  dan	
  entre	
  dos	
  átomos	
  i	
  y	
  j	
  que	
  no	
  están	
  enlazados,	
  a	
  través	
  del	
  término	
  de	
  
interacción	
  culómbica:	
  	
  

         Vel(i, j)  =- 1     qi q j                                                                                                                        (
                        4pe   rij
                                     4)

        siendo	
   q	
   la	
   carga	
   parcial	
   de	
   cada	
   átomo,	
   r	
   la	
   distancia	
   que	
   los	
   separa	
   y	
   e	
   la	
  
constante	
   dieléctrica	
   del	
   medio,	
   que	
   representa	
   la	
   oposición	
   del	
   entorno	
   (agua	
   y	
  
proteína)	
  a	
  la	
  interacción	
  entre	
  ambas	
  cargas.	
  El	
  valor	
  de	
  esta	
  constante	
  es	
  de	
  e	
  =	
  
80	
  para	
  el	
  agua,	
  mientras	
  que	
  los	
  valores	
  típicos	
  de	
  proteínas	
  son	
  mucho	
  menores	
  
(entre	
   2	
   y	
   5).	
   Sin	
   embargo,	
   pueden	
   existir	
   microentornos	
   proteicos	
   más	
   polares	
  
donde	
   el	
   valor	
   de	
   e	
   se	
   incremente.	
   Se	
   puede	
   afirmar	
   que	
   el	
   uso	
   de	
   esta	
   constante	
  
pretende	
   incorporar	
   todos	
   aquellos	
   efectos	
   que	
   no	
   han	
   sido	
   explícitamente	
  

418	
  

	
  
   180   181   182   183   184   185   186   187   188   189   190