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Simulaciones biomoleculares será abordado en charla de Ingeniería UACh

La charla a cargo del académico Simón Poblete de la Facultad de Ciencias UACh, presentará en términos generales el método sobre simulaciones computacionales biomoleculares y se realizará el miércoles 11 de abril a las 15.50 horas en el espacio de Postgrado, ubicado en el 3° piso del edificio de decanato y es oreganizada por el Magíster de Informática de Ingeniería UACh.

Las simulaciones consisten en “observar qué sucede con una o más moléculas en el tiempo, cuando se encuentran en un solvente compuesto mayoritariamente por agua y otros elementos”, señala Simón Poblete, académico responsable de la charla.

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La importancia de estas técnicas de investigación radica no sólo en la capacidad de observarles, sino que, “al poder comprender los procesos puedes también controlarlo o arreglarlo cuando se echa a perder”.

Es así como, las simulaciones han permitido “hacer de las supercomputadoras un laboratorio en donde se pueden variar parámetros no ajustables en la naturaleza o simular situaciones extremas inalcanzables en un laboratorio convencional”, agrega el académico informático.

Así mismo, es posible utilizar esta herramienta en la búsqueda de transiciones de fase, formación de estructuras tales como membranas, cambios conformacionales de proteínas como también, se pueden calcular energías libres y buscar cómo pueden acoplarse varias moléculas o bien predecir la estructura que adoptará un biopolímero una vez que se encuentre en solución acuosa.

¿Como se simulan biomoléculas?

A pesar de parecer densa y compleja la simulación de sistemas biomoleculares mediante super computadoras, Simón Poblete lo hace entendible, “las moléculas vienen representadas por las posiciones de sus átomos, que son puntitos que se atraen o repelen, o forman enlaces, dependiendo de las fuerzas que existan entre ellos”.

“De este modo- cuenta- generan una configuración inicial, que es un archivo enorme con todas las coordenadas de los átomos de la molécula y todo el solvente que la rodea el computador genera una trayectoria”.

 Con esta trayectoria, ya se puede calcular el futuro de ese sistema: cómo evolucionará y como se moverán los átomos de acuerdo con la física subyacente.

Y añade un ejemplo, “una pequeña hélice doble de ADN compuesta de 700 átomos, solventada en 13000 moléculas de agua con 20 iones presentes, y escribir la configuración de todo el sistema cada 0.2 picosegundos.

Para el caso anterior, “generar unos pocos nanosegundos pueden tomar un par de horas en ocho procesadores, mientras que cada configuración pesa unos 3 Mb, en la trayectoria, analizamos lo que nos sea de utilidad”, concluye. 

También hay trucos y teoremas para acelerar cálculos de este tipo, como también “hacks” para indagar en detalles “mecanocuánticos” o en propiedades específicas que logran ahorrar tiempo de trabajo computacional.

Ciencias y nuevos medicamentos

El académico destaca que son básicamente tres áreas científicas que se ven particularmente beneficiadas con los resultados de las simulaciones computaciones: Física, química y biología.

 “A los biólogos moleculares les interesa saber qué ocurre con sus macromoléculas, cómo se comportan, qué tan estables son, para estudiar su función biológica. En tanto, que a los químicos también les importan saber más de sus sistemas, y observar ciertos procesos en detalle para poder caracterizarlos y a su vez, a los físicos nos gusta desarrollar modelos de acuerdo con las leyes subyacentes, ojalá de la forma más general posible”, indicó.

También cuenta que puede ser aplicado para diseñar nuevos medicamentos mediante la observación de las expresiones de mutaciones genéticas y las bases moleculares de enfermedades como de Alzheimer y Parkinson, o incluso entender mejor el mal de Chagas y el loxoscelismo producido por la picadura de la araña de rincón”, puntualizó.

Las simulaciones biomoleculares en Chile

Para el investigador, en Chile hay buenos investigadores y un gran desarrollo en el área, lo que ha hecho crecer el interés por esta disciplina.

Sin embargo, aún la cantidad de investigadores especializados en la metodología son pocos, en comparación a países de mayor desarrollo, como también considera que los fondos son limitados.

En tanto, la línea de investigación que continua Simón Poblete tiene relación al modelamiento de ARN (ácido ribonucleico), el cual desarrolla con colaboradores y “que no es un tema precisamente popular por estas latitudes”.

Finalmente, cree que el ARN está adquiriendo gran interés últimamente, “debido a que se ha descubierto que es mucho más importante de lo que se pensaba, y su manipulación sirve tanto para el desarrollo de nuevos medicamentos como para terapias de silenciamiento génico, entre otras”, detalló.

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