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Simulación

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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

    _________________________________

    _________________________________

    _________________________________

    _________________________________

    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)..................