Científicos españoles logran simular a nivel atómico la reacción fotoquímica más frecuente en el ADN

Un trabajo internacional, publicado recientemente en The Journal of Physical Chemistry Letters, y liderado por un grupo del Instituto de Física de la Materia Condensada (IFIMAC) de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), ha simulado a nivel atómico la reacción fotoquímica más frecuente en el ADN: el dímero de timina, que se caracteriza por la formación de dos enlaces covalentes entre bases de timina adyacentes. Los resultados revelan cómo la estructura y dinámica de la doble hélice del ADN reducen drasticamente la probabilidad de formación de dímeros de timina, protegiendo así la integridad del código genético. Asimismo, muestran también la importancia de tener en cuenta adecuadamente el entorno fisicoquímico en el que se encuentran las biomoléculas a la hora de analizar sus reacciones fotoquímicas. La simulación computacional de los procesos atómicos desencadenados en el ADN por la absorción de radiación UV, representa, según los responsables del estudio, un "importante desafío científico" que requiere combinar diferentes estrategias teóricas y computacionales. Por una parte, han señalado que resulta necesario combinar en el mismo cálculo métodos de simulación basados en la Mecánica Cuántica con otros que utilizan potenciales clásicos, dando lugar a los llamados métodos QM/MM (Quantum Mechanics/Molecular Mechanics). Además, estas reacciones fotoquímicas se producen en tiempos ultrarrápidos, por lo que se requieren técnicas específicas para analizar la dinámica del ADN foto-excitado. IMPORTANTE PARA ESTUDIAR ADN En esta investigación se utilizó un método QM/MM, recientemente desarrollado por los autores del trabajo para la simulación de reacciones en biomoléculas. "El método presenta un muy buen balance entre eficiencia computacional y precisión, una propiedad muy importante para poder estudiar sistemas tan complejos como el ADN", ha afirmado el investigador del IFIMAC y coautor del trabajo, José Ortega. "A temperatura ambiente, las biomoléculas presentan un número enorme de conformaciones diferentes --ha añadido Ortega--. Por tanto, los mapas de energía libre para la reacción fotoquímica se calcularon usando varios millones de conformaciones diferentes del sistema. Además, la dinámica del ADN foto-excitado se estudió mediante un gran número de simulaciones QM/MM no-adiabáticas con diferentes condiciones iniciales". El trabajo es parte de la tesis doctoral de Jesús Ignacio Mendieta-Moreno, y ha sido dirigido por José Ortega. En él también participan los investigadores Paulino Gómez Puertas (Centro de Biología Molecular Severo Ochoa, CSIC-UAM), Jesús Mendieta (Universidad Francisco de Vitoria y UAM), Daniel González Trabada (UAM) y James P. Lewis (West Virginia University).