Estudio de la dinámica de macromoléculas articuladas.

Uno de los objetivos mas importantes de la Quimica Fisica Biologica, o Bioquimica Fisica, es determinar la estructura de las macromoleculas biologicas, ya que es dicha estructura la que determina su funcion. Muchas de las macromoleculas biologicas son esencialmente rigidas en el sentido de presentar una unica conformacion. Para ellas se ha desarrollado una teoria hidrodinamica bastante satisfactoria, que aparece descrita con detalle en la revision de Garcia de la Torre y Bloomfieid '. Sin embargo, existen tambien una serie de macromoleculas, como el acido ribonucleico de transferencia, la miosina y las inmunoglobulinas, que poseen cierto numero de fragmentos totalmente rigidos que estan conectados entre si mediante articulaciones mas o menos flexibles. Estas articulaciones se comportan como regiones «blandas» de la macromolecula, y en muchos casos son susceptibles de ataque enzimatico. Estas macromoleculas son las llamadas «articuladas» y resulta entonces que la funcion biologica de las macromoleculas de este tipo esta determinada por la flexibilidad parcial de las articulaciones. Como en el caso de macromoleculas rigidas, es posible caracterizar la flexibilidad de las articulaciones mediante el analisis de propiedades hidrodinamicas. De hecho, durante los ultimos anos se han desarrollado una serie de estudios encaminados a este fin. Harvey (2, 3) trato el caso de un unico grado de libertad de flexion en una macromolecula formada por dos fragmentos o subunidades. Wegener y col. (4) presento un formalismo mas ambicioso para macromoleculas compuestas por un numero cualquiera de subunidades que luego fue aplicado a una macromolecula concreta Wegener (5). El defecto de todos estos trabajos es que no tuvieron en cuenta la interaccion hidrodinamica entre las dos subunidades. Resultaba necesaria, entonces, una teoria similar a la ya desarrollada para macromoleculas rigidas (Garcia de la Torre y Bloomfield (1); Garcia Bernal y Garcia de la Torre (6), en la que cada una de las subunidades se modelase como un conjunto de elementos esfericos de friccion, de manera que la interaccion hidrodinamica se pudiera introducir mediante los metodos usuales. Recientemente, Wegener (7) dio un paso importante en esta direccion, calculando los coeficientes de friccion y difusion para modelos de varilla articulada, formada por dos brazos cilindricos identicos. Nuestro objetivo consistio en introducir la interaccion hidrodinamica en el formalismo de Harvey, que nos parece mas adecuado para estudiar la dinamica especifica de la articulacion separadamente de la dinamica global de la macromolecula. Partiendo de la teoria de macromoleculas rigidas, hemos incluido en ella, junto a los seis grados de libertad de traslacion y rotacion global, otros tres grados que corresponden a la flexion de las dos subunidades y a la torsion de cada una de ellas. Para ilustrar los efectos de interaccion hidrodinamica (comparativamente respecto a los formalismos que no la consideran), hemos elaborado con detalle el problema sencillo de un modelo de tres esferas, en el que una actua como articulacion y las otras dos representan a las subunidades moviles.