comision de investigaciones
científicas de la
provincia de buenos aires
INFORME
CIENTÍFICO-TECNOLÓGICO[1]
PERIODO: .Junio..2001/ junio 2003
Legajo
Nº: ..... 232/CI.............
- APELLIDO:............ .DONNAMARIA...................................................................................
NOMBRES:.............M-
Cristina.............................................................................................
- TEMA DE INVESTIGACION
Mi labor se
orienta sobre dos técnicas de modelización: 2.1) Dinámica molecular de
biomoléculas (Análisis conformacional en el estudio de propiedades de líquidos,
solutos y soluciones.) y :
2.2) Funcionales de la densidad.
- DATOS RELATIVOS A INGRESO Y PROMOCIONES EN LA CARRERA
INGRESO:
Categoría: ... Inv. Asistente............... Mes: .. Febrero..... Año: ..
1985....................
ACTUAL: Categoría: . Inv.
Adjunto SIN Director desde el mes:..Junio.. Año: 1989
Con
promoción a Investigador Independiente Acta 1143/01 CIC a la firma del Sr
Gobernador de la Pcia. de Bs, As. (se adjunta copia del Acta
respectiva)
- INSTITUCION DONDE DESARROLLA LA TAREA
Nombre:
Instituto de Física de Líquidos y Sistemas Biológicos,
IFLYSIB...................................
Dependencia:
Dto.Ciencias Biológicas de La Facultad de Ciencias Exactas, UNLP
-CONICET,-CIC.. .......................... .......................... ..........................
..........................
Dirección.Calle:
.59.....................................................................
Nº....789..........................
Ciudad:...La
Plata..................Pcia:.....Buenos Aires... .Tel:.....0221-254904
......................
Dirección
electrónica:. donna@lpsat.com
donna@iflysib.unlp.edu.ar................................
Cargo que
ocupa:. Investigador Adjunto sin Director CIC, miembro del IFLYSIB
- DIRECTOR DE TRABAJOS. (En el caso que corresponda). NO
CORRESPONDE
_______________________________________________________________________
.. ..................................................
Firma del Investigador
Fecha..30
/. Mayo./..2003
- EXPOSICION SINTETICA DE LA LABOR DESARROLLADA EN EL
PERIODO.
Mi labor de
investigación se orienta sobre dos técnicas de modelización de 1) Dinámica
molecular (DM) de biomoléculas (Análisis conformacional en el estudio de
propiedades de líquidos, solutos y soluciones.) y 2)
Funcionales de la densidad.
1) Dinámica molecular (DM)
de biomoléculas. Continué con el proyecto general, respecto de estructura y función de
macromoléculas de importancia biológica, utilizando esencialmente la simulación
mediante dinámica molecular (Gromos) como técnica de predicción de estructuras.
El interés en el análisis de propiedades estructurales y de solvatación de una
molécula biológica reside en la íntima relación que tales aspectos tienen con
la actividad bioquímica de la molécula. En el presente período: a) proseguí con el estudio de propiedades de
hidratación de la rafinosa, por su interés como crioprotector con
aplicaciones en la industria alimenticia, y b) de la aspirina, importante por
sus aplicaciones farmácologicas y propiedades anti-inflamatorias. Se apuntó a las
propiedades dinámicas y flexibilidad de las moléculas. El análisis de DM
muestra una considerable influencia del agua sobre la movilidad de la
rafinosa,(a) induciendo dos estados conformacionales en su primera unión
glicosídica (con un solo estado conformacional en vacío), contrastando con la
escasa movilidad en la segunda unión comprometida en la sacarosa, coincidiendo
con la evidencia experimental acerca de
la rigidez de tal unidad (NMR).
Los datos
de dinámica muestran que la aspirina (b) tiene una relativa flexibilidad,
descripta por la evolución temporal de las trayectorias de los diedros
involucrados en el anillo principal benceno y los grupos laterales. Los grupos
acetilo y carboxilo presentan movimientos restringidos y correlacionados. La
estadística de formación revela
la existencia de puentes hidrogeno intermoleculares entre tales grupos
laterales. Si bien en resultados ab-initio y experimentales, aparecen puentes H
internos entre tales grupos, los isomeros formados son distintos. La DM muestra que los puentes hidrogeno
intermoleculares obligan a la molécula a adoptar una conformación cerrada, favoreciendo la movilidad
preferencial de los grupos laterales y jugando un papel preponderante en
la estabilización molecular. Este es el primer trabajo de DM que probaría la
existencia de tales puentes.
c) Comencé a trabajar en
dinámica de pequeñas proteínas (venenos), cuya modelización difiere de la
utilizada para moléculas aisladas.
En general, el proceso de
hidratación de macromoléculas está muy relacionado a la preservación de
alimentos, tema acuciante para la industria alimenticia, en particular para
la Provincia.
2) La
teoría de Funcionales de la Densidad (FD) es un método
estadístico de primeros principios aplicable al estudio teórico de átomos,
moléculas y materia condensada en general. Su forma más simple es la teoría de
Thomas-Fermi (TF). En ella se relaciona la energía del estado fundamental del
sistema con la densidad electrónica, sin necesidad de apelar a la función de
onda asociada, permitiendo reproducir propiedades físico-químicas, como valores
medios estadísticos. Recientemente (1999-03) utilizando un funcional TF-Amaldi,
implementé la extensión a iones, logrando asimismo, información acerca de
estructura de capas, normalmente no accesible mediante FD. Las
propiedades modeladas (radios atómicos/ionicos, susceptibilidades diamagnéticas atómicas, etc) presentan valores
comparables a los datos mecánico-cuánticos y a los experimentales. Durante este
último período se calcularon parámetros sensibles a las cargas, tales como
dureza, y blandura, para caracterizar 44 átomos neutros, utilizando anteriores
cargas optimizadas, tratando de relacionar tales conceptos con propiedades
fisicoquímicas, tales como polarizabilidades.
Los presentes resultados
dieron motivo a presentaciones a Congresos, seminarios y a publicaciones
internacionales con referato. (items, 7, 13,14)
Dificultades halladas: la falta de un subsidio para
investigación implicó la realización de las tareas científicas bajo condiciones
muy difíciles y demandando un gran esfuerzo personal.
- TRABAJOS DE INVESTIGACION REALIZADOS O PUBLICADOS EN
ESTE PERIODO.
7.1. PUBLICACIONES
7.1.1. MC
Donnamaria, A combined Density Functional and Semiclassical Approach to
describe Atomic/ionic Raddi (-Inestabilities & Nonequilibrium
Structures VII, Kluwer Academic Publisher-1993).Articulo de libro ( la
Editorial, todavía no ha enviado copia del trabajo, se adjunta comprobante de
transferencia de derechos de Autor)
Abstract: A
combination of a Thomas Fermi Amaldi (TFA) density functional and a
semiclassical Z-optimization criterion is applied in this work, to neutral
atoms and their first positive ions to calculate their effective atomic radii.
El presente trabajo corresponde al
proyecto de “teoría de funcionales de la Densidad”. Me corresponde el
desarrollo del método y de programas, interpretación de los resultados,
escritura y defensa del manuscrito.
7.1.2 J de Xammar Oro, MC Donnamaria and y JR
Grigera, Aspirina: Structura y
Action Farmacologica – EN: Acta Farm.
Bonaerense -20, n 4 (2001); p. 307-312.
Resumen: La aspirina (ácido
acetilsalicílico) es uno de los medicamentos más viejos y difundidos del mundo.
Son múltiples sus beneficios, pero recién en los últimos años se han comenzado
a desentrañar los mecanismos moleculares por los que consigue tan amplia gama
de efectos. En este trabajo se discuten dichos mecanismos y su relación con la
estructura dinámica.
El presente trabajo se enmarca dentro
de mi plan de investigación: ¨Dinámica Molecular de biomoléculas ¨, siguiendo
con el estudio sistemático de las propiedades de hidratación de pequeñas
biomoléculas. Participé en la elección del sistema, preparación,
discusión del trabajo y revisión final del manuscrito.
7.2.
TRABAJOS EN PRENSA Y/O ACEPTADOS PARA SU PUBLICACIÓN.
7.3.
TRABAJOS ENVIADOS Y AUN NO ACEPTADOS PARA SU PUBLICACION.
7.3.1.
MC. Donnamaria, J. de Xammar Oro and JR. Grigera, The
role of hydrogen bonding in an aqueous solution of acetylsalicylic Acid.
Molecular Dynamics Simulation (enviado Elsevier)
Resumen: Los datos de dinámica
muestran que la aspirina tiene una relativa flexibilidad, descripta por la
evolución temporal de las trayectorias de los diedros involucrados en el anillo
principal bencénico y los grupos laterales. La estadística de formación revela la existencia de puentes
hidrogeno intermoleculares entre los grupos laterales acetilo y
carboxilo. Si bien en resultados ab-initio y experimentales, aparecen estos
puentes H internos entre tales grupos, los isomeros formados, son distintos.
Tales puentes Hidrogeno internos obligan a la molécula a adoptar un
empaquetamiento de ¨ conformero cerrado¨; favoreciendo la movilidad
preferencial de los grupos laterales y jugando un papel preponderante en
la estabilización molecular. Esta conformación preferencial daría a la aspirina
una fuerte estabilidad fisicoquímica frente a cambios ambientales.
El presente trabajo
corresponde a mi proyecto de: Dinámica Molecular de biomoléculas.
7.3.2.
MC. Donnamaria, Propiedades
Atómicas de los Elementos Mediante un Funcional Thomas-Fermi-Amaldi ( enviado
THEOCHEM.)
Resumen: La metodología
utilizada se basó en una adaptación de los funcionales de la densidad del
Thomas-Fermi (TFA). Con el presente funcional de Thomas-Fermi-Amaldi, tanto la
estructura de capas como la extensión a iones aparecen en forma natural, al
incorporar una corrección de autorrepulsión en la densidad electrónica y un
apantallamiento en las cargas nucleares polarizabilidad dipolar atómica. Con
estas cargas nucleares eficaces se calcularon propiedades atómicas
(susceptibilidades diamagnéticas, polarizabilidades atómicas) de los elementos
pertenecientes a los grupos I-VIII de la tabla periódica y sus primeros
cationes, observándose un comportamiento periódico de las mismas, que revela
estructura de capas. Asimismo, la utilización de las cargas eficaces permite la
recuperación de relaciones clásicas sencillas entre tales propiedades. Estos
constituyen novedosos aportes a la teoría de FDT.
El presente
trabajo corresponde a mi proyecto: “ teoría de funcionales de la Densidad”.
.
7.4.
TRABAJOS TERMINADOS Y AUN NO ENVIADOS PARA SU PUBLICACION.
7.4.1. MC. Donnamaría y JR. de
Xammar Oro. Estudios de flexibilidad de rafinosa mediante dinámica
molecular en solución acuosa:
Resumen :El propósito
del presente trabajo es presentar
nuevos datos acerca de la movilidad de rafinosa, en vacío y solución
acuosa utilizando simulación mediante dinámica molecular, que ha resultado ser
una potente herramienta de predicción de propiedades de carbohidratos. La flexibilidad es analizada a través de las
trayectorias de ángulos diedros involucrados en las uniones glicosidicas. y en
los grupos metilos. La evolución
temporal de las trayectorias prueba que la preferencia conformacional de la
rafinosa es la de mantener un solo estado accesible en vacío y dos en agua.
Mientras que se observa una moderada flexibilidad en la unión glicosídica
comprometida entre la galactosa y la glucosa, la escasa movilidad en la unión
glicosídica comprometida en la sacarosa se completa con los movimientos
restringidos de los grupos hidroximetilos laterales. Estos indicios pueden asociarse
con la evidencia experimental acerca de la escasa movilidad en la sacarosa
(NMR). En todos los casos se observa una mayor flexibilidad en agua.
El presente
trabajo corresponde a mi proyecto de: Dinámica Molecular de biomoléculas;
7.5. COMUNICACIONES
Ver punto
11. Reuniones Científicas, allí se consignan las comunicaciones.
7.6.INFORMES
Y MEMORIAS TECNICAS. NO CONSIGNO
8.
TRABAJOS DE DESARROLLO DE TECNOLOGÍAS.
NO CONSIGNO
9.
SERVICIOS TECNOLÓGICOS. NO
CONSIGNO
10.
PUBLICACIONES
Y DESARROLLOS EN:DOCENCIA, DIVULGACIÓN :NO CONSIGNO
11.
DIRECCION DE
BECARIOS Y/O INVESTIGADORES. NO
CONSIGNO
12.
DIRECCION DE
TESIS.
12.1 Co- Dirección del trabajo de Tesis de la
Medica y Master en Biología Molecular e Ingeniería Genética (Instituto
Universitario Rene Favaloro) Silvia Monachesi con miras a la obtención del
Título de Doctor en Ciencias de la Facultad de Ciencias Exactas de la UNLP.
(Direccion a cargo del Dr. J R. Grigera). Presentación en el Depto de
Dto.Ciencias Biológicas, UNLP en Abril de 2003, En ejecución. Tema: Estructura
y dinámica de hormonas neuroendocrinas.
13.
PARTICIPACION
EN REUNIONES CIENTIFICAS.
13.1.
MC
Donnamaria, Simulación de rafinosa en solución, Jornada de Química
Dulce, Departamento de Química – CNEA, Instituto de Tecnología “Prof. Jorge
Sabato”, 26 Junio 2001. Conferencia
invitada.
13.2.#Zulma Cataldi * and M.Cristina Donnamaria , Reactivity
parameters in a Thomas Fermi Amaldi Formalism, 9th International Conference
on the Applications of the Density Functional Theory in Chemistry and Physics,
September, 10-14, 2001, San Lorenzo del Escorial, Madrid, España. Comunicación.
13.3.J de Xammar Oro, MC Donnamaria y JR Grigera, Flexibilidad
de aspirina mediante dinámica molecular, 86 Reunión Nacional de Física de
la Asociación Física Argentina AFA 2001. Rosario, Argentina. 18-21 sep 2001.
Publicado en: AFA 2001, pág. 155, 2001.Poster.
13.4.MC Donnamaria, J de Xammar Oro and JR Grigera, Modelización
de la dinámica de trayectorias de aspirina en solución acuosa, XXX Reunión
Científica de la Sociedad Argentina de Biofísica, SAB. Tafí del Valle, Tucumán.
8-10 nov 2001. Poster.
13.5.
#MC
Donnamaria, SN Monachessi, J de Xammar
and JR Grigera, Influence of water on raffinose flexibility, International
Workshop on Spectroscopy for Biology IWSB 2001. San Pablo, Brasil. 7-12 oct
2001. Publicado en: IWSB 2001, pág. 37, 2001. Poster.
13.6.
MC Donnamaria
, Estrategias de Dinámica Molecular, programas, moléculas de trabajo,
historial, Maraton Biofisica,
IFLYSIB, 19 dic 2001.Conferencia.
13.7.
#MC
Donnamaria, J de Xammar Oro and JR Grigera, MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION OF ASPIRIN IN AQUEOUS SOLUTION, IVX International Biophysics Congress, IUPAB,
SAB, Argentina, 27 Abril -mayo 1, 2002. Poster
13.8.
#MC Donnamaria, Propiedades Atómicas de los Elementos Mediante un
Funcional Thomas-Fermi-Amaldi, XXVIII Congreso de Quimicos de Expresion Latina, QUITEL 02, Univ. de la
Republica, Montevideo, Uruguay,9-13 Sep 2002. Poster.
13.9.
MC Donnamaria, SN Monachesi, E. Tolosa y JR Grigera, Puentes Hidrógeno
y estabilización en conformaciones biomoleculares: simulación mediante dinámica
molecular, Reunión Nacional de la
Asociación Física Argentina, Córdoba, 16-19 sep 2002. Poster
13.10.
#MC
Donnamaria, The role of Hydrogen Bonding in aqueous solution of Aspirin.
Molecular dynamics simulation, XIII Meeting on Nonequilibrium Statistical
Mechanics and Nonlinear Physics, Medyfinol 02, Colonia, Uruguay, 9-13 dic.
2002. Poster
#: Congresos Internacionales.
14.
CURSOS DE
PERFECCIONAMIENTO, VIAJES DE ESTUDIO, ETC.
14.1.
Presentación
de trabajo invitado, UBA:
#MC Donnamaria, J de Xammar Oro, JR Grigera, Molecular dynamics simulation of aspirin in aqueous solution, VX International Biophysics Congress, IUPAB, SAB,
Buenos Aires, Argentina, 27 Abril -mayo 1, 2002.
Beca de The WELCOME TRUST (350 $USA) para
el pago de inscripción. Estadía a cargo
de los organizadores,
14.2.
Participante: Seminario de Bioinformatica dictado en el
IFLYSIB, 26 y 27 de Abril de 2002, en el marco del XIV International Biophysics
Congress , IUPAB, SAP
14.3.
Presentación
de trabajo invitado: .#MC
Donnamaria, SN Monachessi, J de Xammar Oro, JR Grigera, Influence of water
on raffinose flexibility, International Workshop on Spectroscopy for
Biology IWSB 2001, Universidad de San Pablo, San Pablo, Brasil. 7-12 oct 2001.
Publicado en: IWSB 2001, pág. 37, 2001.
Pago de viaje y estadía a cargo de los organizadores.
14.4.
Presentación
de trabajo invitado: Propiedades
Atómicas de los Elementos Mediante un Funcional Thomas-Fermi-Amaldi, XXVIII Congreso de Quimicos de Expresion
Latina, QUITEL 02, Univ. de la Republica, Montevideo, Uruguay,9-13 Sep 2002.
Pago de estadía, viaje, y parte de derecho
de inscripción (250 U$A) por parte de los organizadores, previo pago personal
del resto de la inscripción de 300 U$A.
14.5.
Presentación
de trabajo invitado: .# MC.
Donnamaria, The role of Hydrogen Bonding in aqueous solution of Aspirin,
Molecular dynamics simulation, XIII Meeting on Nonequilibrium Statistical
Mechanics and Nonlinear Physics, Medyfinol 02, Universidad de La
Republica,Colonia, Uruguay, 9-13 dic. 2002.
Pago de inscripción, viaje y estadía a cargo de los
organizadores.
15.
SUBSIDIOS
RECIBIDOS EN EL PERIODO.
15.1. NO CONSIGNO.
15.2. Otros: Apoyo económico por parte
de instituciones auspiciantes de Congresos atendidos.
15.2.1.
IVX International Biophysics Congress, IUPAB, SAB; UBA,
Buenos Aires,Argentina, 27 Abril -mayo 1, 2002. Se contó con una beca de The WELCOME TRUST (350
$USA) para el pago de inscripción. Estadía a cargo de los organizadores,
15.2.2.
International
Workshop on Spectroscopy for Biology IWSB 2001,Universidad de San Pablo, Brasil 7-12 oct 2001.
Pago de viaje y estadía a cargo de los organizadores.
15.2.3.
Congreso de
Químicos de Expresión Latina, QUITEL 02, Univ. de la República, Montevideo,
Uruguay, 9-13 Sep 2002.Pago de estadía, viaje, y parte de inscripción (250 U$A)
por parte de los organizadores, previo pago personal del resto de la
inscripción de 300 U$A.
15.2.4.
XIII Meeting
on Non equilibrium Statistical Mechanics and Nonlinear Physics, Medyfinol 02,
Colonia, Uruguay, 9-13 dic. 2002. Pago de inscripción, viaje y estadía
a cargo de los organizadores.
16. DISTINCIONES O PREMIOS OBTENIDOS EN EL
PERIODO
16.1.
Promoción
a Investigador Independiente, Acta 1143/01 CIC a la firma del Sr. Gobernador de
la Pcia. de Buenos Aires (se adjunta copia del Acta respectiva).
16.2.
Miembro
de sociedades
Asociación
Química Argentina
Asociación
Física Argentina Sociedad Científica Argentina
the International Society of
Quantum Biology and Pharmacology-EEUU
Sociedad Latinoamericana de
Biofísica
Asociación Bonaerense de
Científicos.
Miembro de Comisión Directiva de la
Asociación Bonaerense de Científicos.
17. ACTUACION EN ORGANISMOS DE
PLANEAMIENTO, PROMOCION O EJECUCION CIENTIFICA Y TECNOLÓGICA
17.1 Miembro del comité de evaluación del
Personal de Apoye del CONICET en Unidades Ejecutoras del CONICET.- IFLYSIB:
2001-presente. (Decisión Administrativa N104/01 y resolución N 34/01 (jefatura
de Gabinete de Ministros).Resolución N 604.
Tiempo estimado utilizado: 45 horas anuales.
18.
TAREAS
DOCENTES DESARROLLADAS EN EL PERIODO.
FORMACIÓN DE
RECURSOS HUMANOS
18.1.
Entrenamiento
de la Médica y Master en Biología Molecular Silvia Monachesi en técnicas de
dinámica molecular (IFLYSIB), desde Abril 2001 a Abril 2003. Actualmente se está
trabajando sobre su Tesis doctoral (Relación ligando –receptor). Tiempo
estimado: 15 horas semanales
18.2.
Profesora
ad-honoren en el Curso de Bioinformática y Modelización Molecular, patrocinado
por el Centro Argentino Brasileño de
Biotecnología (CABIO) e IFLYSIB-CIC,UNLP, 19-30 mayo 2003. Tiempo
estimado: 25 horas.
19.OTROS ELEMENTOS DE JUICIO NO
CONTEMPLADOS EN LOS TITULOS ANTERIORES.
19.1.
IMPACTO
DEL TEMA DE INVESTIGACION
Impacto
de los trabajos previos en el desarrollo del conocimiento:
El trabajo
¨ Interaction of Water with Trehalose in Solution. Molecular Dynamics Approach,
J. Chem. Faraday Trans. 1994, 90(0), 2731-2735, Donnamaria et.al. (ver
curriculum completo) fue la primera comunicación internacional que se realizó
sobre trehalosa con las técnicas de Dinámica Molecular.
Citas: Desde 1994 al mes de octubre de 2001 tuvo 43
citas. Se adjuntan las mismas.
20.
TITULO Y PLAN
DE TRABAJO A REALIZAR EN EL PROXIMO PERIODO.
Mi labor de investigación se orienta sobre
dos técnicas de modelización;.1) Dinámica molecular (DM) de biomoléculas
y: .2) Funcionales de la densidad.
20.1.
1)
Dinámica Molecular de biomoléculas: Se continuará con el proyecto general,
"Análisis conformacional en el estudio de propiedades de líquidos,
solutos y soluciones". El proyecto tiende a contribuir al conocimiento
de la relación: estructura y función de macromoléculas y complejos de interés
biológico. Desde el punto de vista de modelización computacional se utilizara
esencialmente la simulación mediante dinámica molecular como herramienta de
predicción de estructuras en vacío y solución acuosa, no descartándose otras
técnicas. Se continuará con el análisis sistemático de propiedades de ligandos
en general, abarcando tal denominación a sistemas tan disimiles como:
carbohidratos, crioprotectores y antioxidantes, etc. Se prevé estudiar grupos
de ligandos pertenecientes a familias de peptidos pequeños (venenos). Las
similitudes y diferencias de ligandos que actúan sobre el mismo receptor son de
vital importancia para determinar las características del sitio de unión cuando
la estructura del receptor no es conocida.
20.1.Funcionales de la Densidad. El proyecto trata con la descripción de propiedades
atómicas mediante Funcionales de la Densidad del tipo Thomas-Fermi, que
constituyen una alternativa atractiva para el estudio teórico de átomos,
moléculas y materia condensada en general. Se continuará con la parametrización
de iones (simple y doblemente ionizados), a los efectos de proveer caracterizaciones
sencillas de propiedades físico-químicas de los mismos, que pudieran ser
incorporadas posteriormente en un campo de fuerzas de mecánicas o dinámicas
moleculares. Se seguirá el esquema de estudio de parámetros sensibles a la
carga, incluyendo, dureza, blandura y funciones de Fukui, que constituyen
conceptos fundamentales en la teoria química de reactividad.
20.2.Posible transferencia al área de biotecnología: El problema general de predicción de
propiedades, comportamientos y estructuras, tal como es manejado mediante las
herramientas de modelización (Dinámica Molecular y Funcionales de la Densidad)
está ligado al diseño de drogas, íntimamente relacionado a las industrias
alimenticia, farmacológica, médica y de nuevos materiales. Si bien se trabaja
con investigación básica, ésta es plausible de transformarse en
aplicada, pudiendo incorporarse al área de biotecnología.
En general, el proceso de
hidratación de macromoléculas está muy relacionado a la preservación de
alimentos, tema acuciante para la industria alimenticia, en particular para
la Provincia.
Firma del Investigador: Dra.
M.C.Donnamaria Fecha...30 /..
Mayo./..2003