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DESDOBLAMIENTO MECNICO DEL DOMINIO I27 DE LA PROTENA TITINA

POR FUERZAS EXTERNAS UTILIZANDO EL MTODO DE SIMULACIN PULL

AND WAIT (PWN)

JOS DANIEL PIMIENTO FLREZ

CARLOS MAURICIO ACOSTA CASTRILLN

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS

FACULTAD DE CIENCIAS Y EDUCACIN

PROYECTO CURRICULAR LICENCIATURA EN FSICA

BOGOTA, D.C.

2014

DESDOBLAMIENTO MECNICO DEL DOMINIO I27 DE LA PROTENA TITINA

POR FUERZAS EXTERNAS UTILIZANDO EL MTODO DE SIMULACIN PULL

AND WAIT (PWN)

JOS DANIEL PIMIENTO FLREZ

CARLOS MAURICIO ACOSTA CASTRILLN

TRABAJO DE TESIS PARA OPTAR AL TTULO DE

LICENCIADO EN FSICA

Director

MANUEL FLOREZ

DOCTOR EN FSICA

Codirector

GERMAN PABN

DOCTOR EN BIOFSICA

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS

FACULTAD DE CIENCIAS Y EDUCACIN

PROYECTO CURRICULAR LICENCIATURA EN FSICA

BOGOTA, D.C.

2014

NOTA DE ACEPTACIN

_________________________________

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Presidente del Jurado

_________________________________

Jurado

_________________________________

Jurado

Bogot, ___ de _______________ de 2014

DEDICATORIA

Este trabajo esta dedicado a mi familia, principalmente a mis padres Luz Enith y

Jorge Humberto quienes con su mayor esfuerzo, paciencia y sabidura han dirigido

cada una de mis decisiones de la mejor manera, por su inmensa proteccin y

apoyo que me han brindado en todos los instantes de mi vida

Carlos Mauricio

Este trabajo de grado est dedicado especialmente a mi mam Carmen, a mi

hermana Marcela y a mi pap Jos Angel (QEPD) por creer y confiar en mi, por

mostrarme un cario incondicional que me impulsa a nuevas y ms grandes

metas, a mis hermanas Andrea, Nubia y a mi compaera Mara por el apoyo y el

temple que han tenido conmigo

Jos Daniel

AGRADECIMIENTOS

Agradecemos principalmente al Doctor German Pabn por abrirnos las puertas y

permitirnos aprender de l y trabajar con l, ya que sin su inmensa ayuda no se

hubiera podido realizar este trabajo, tambin al Doctor Alfonso Leiva quien por

medio de su particular forma de ensear nos acogi en su grupo de trabajo e

incentiv y motiv por el camino de la investigacin, adems, queremos

agradecerle al Doctor Manuel Florez por dedicar gran parte de su tiempo y de su

conocimiento en la realizacin de este trabajo quien con sus consejos nos brind

lo necesario para culminar este proyecto. Finalmente agradecemos a los docentes

del proyecto curricular de Licenciatura en Fsica quienes con su exigencia y

entrega han formado a personas crticas y preocupadas por una mejor sociedad,

igualmente a Renata quien con su cordialidad y paciencia nos ha ayudado durante

toda la carrera siempre con la misma calidez y entrega.

LISTA DE FIGURAS

pg.

Figura 1. Esquema de una protena ...................................................................15

Figura 2. Representacin de las estructuras de las protenas ........................16

Figura 3. Ubicacin de la titina en el sarcmero..................................................17

Figura 4. Imagen del dominio I27 de la titina. .................................................18

Figura 5. Hebras y lminas beta .........................................................................20

Figura 6. Diagrama general de AFM ...................................................................21

Figura 7. Representacin de los potenciales bonded y non-bonded del campo de

fuerzas de CHARMM ...........................................................................................24

Figura 8. Grfica de potencial de Lennard-Jones en funcin de la distancia ......25

Figura 9. Grfica de la fuerza contra la extensin de la protena a tres diferentes

velocidades ........................................................................................................27

Figura 10. Representacin del estiramiento por fuerzas armnicas del dominio I27

de la titina utilizando PNW .....................................................................................29

Figura 11. Grfica de fuerza contra extensin del dominio I27 ........................30

Figura 12. Grfica de la extensin de los puentes de hidrgeno en funcin del

tiempo ....................................................................................................................31

Figura 13. Dominio I27 de la titina ...................................................................36

Figura 14. Representacin del estiramiento por fuerzas armnicas del dominio I27

de la titina utilizando PNW .....................................................................................37

Figura 15. Dominio I27 en una caja de aguas .......................................................38

Figura 16. Curva de fuerza frente a la extensin de la protena, calculada a una

temperatura de 300K utilizando un coeficiente de elasticidad de 3Kcal/mol2 ..39

Figura 17. Curva de fuerza frente a la extensin de la protena, calculada a una

temperatura de 300K utilizando un coeficiente de elasticidad de 4Kcal /mol2 ..40

Figura 18. Curva de fuerza frente a la extensin de la protena, calculada a una

temperatura de 300K utilizando un coeficiente de elasticidad de 5 Kcal/mol2 ..40

Figura 19. Distancia entre los cuatro principales puentes de hidrgeno de las

hebras A' y G de I27 , entre sus donadores y receptores (CO-NH). Simulacin a

pg.

3Kcal/mol2 a una temperatura de 300K. ..........................................................42

Figura 20. Distancia entre los cuatro principales puentes de hidrgeno de las

hebras A' y G de I27 , entre sus donadores y receptores (CO-NH). Simulacin a

4Kcal /mol2 a una temperatura de 300K. ..........................................................42

Figura 21. Distancia entre los cuatro principales puentes de hidrgeno de las

hebras A' y G de I27 , entre sus donadores y receptores (CO-NH). Simulacin a

5Kcal/mol2 a una temperatura de 300K. ..........................................................43

Figura 22. Detalle de la interaccin entre las molculas de agua y los puentes de

hidrgeno ..............................................................................................................44

Figura 23. Curva de fuerza frente a la extensin de la protena, calculada a una

temperatura de 350K utilizando un coeficiente de elasticidad de 2Kcal /mol2 ..45

Figura 24. Distancia entre los cuatro principales puentes de hidrgeno de las

hebras A' y G de I27 , entre sus donadores y receptores (CO-NH). Simulacin a

2Kcal /mol2 a una temperatura de 350K. ..........................................................46

Figura 25. Comparacin de la curva de fuerza frente a la extensin de la protena

..........................................................................................................................47

Figura 26. Distancia entre los cuatro principales puentes de hidrgeno de las

hebras A y G de I27 , entre sus donadores y receptores (CO-NH). Simulacin a

5Kcal /mol2 a una temperatura de 300K aumentando el tiempo de simulacin a

1ns entre el paso cinco y seis.................................................................................47

Figura 27. Descripcin general para realizar una simulacin con el mtodo

PNW........................................................................................................................50

Figura 28. Pestaa de la pgina web titulada STUDY OF I27 DOMAIN OF TITIN

..........................................................................................................................51

Figura 29. Pestaa de la pgina web titulada STUDY OF I27 DOMAIN OF TITIN

..........................................................................................................................52

Figura 30. Segunda y tercera pestaas de la pgina web....................................53

Figura 31. Pestaa cuatro de la pgina web .......................................................53

Figura 32. Pestaa cinco de la pgina web .......................................................54

Figura 33. Imagen de la sexta pestaa de la pgina web ....................................54

Figura 34. Imagen de la sptima pestaa de la pgina web ..............................55

CONTENIDO

pg.

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .........................................................10

1.1. Objetivos..........................................................................................12

1.1.1. Objetivo general.................................................................12

1.1.2. Objetivos especficos..........................................................12

2. INTRODUCCIN.........................................................................................13

3. REVISIN TERICA...................................................................................15

3.1. Las protenas y su clasificacin..........................................15

3.2. Titina y su papel en el sarcmero.......................................16

3.3. Dominio I27 de la titina.......................................................19

3.4. Microscopio de Fuerza Atmica (AFM)..................