El presente es un proyecto teórico experimental que pretende determinar las interacciones específicas que conducen al reconocimiento molecular en una selección de sistemas orgánicos, organometálicos y bioquímicos, así como estimar las consecuencias estructurales y reactivas de dichas interacciones. Además se estudiará la la evolución de dichas interacciones específicas en el tiempo o durante una reacción. Este proyecto busca contribuir al entendimiento de la naturaleza de la complementariedad entre un sustrato y su receptor o entre un soluto orgánico y las moléculas de disolvente que lo rodean. Las interacciones específicas se determinarán y caracterizarán, teóricamente, a partir del análisis topológico de la densidad electrónica de modelos extraídos de sistemas simulados por dinámica molecular. Después se buscará sintetizar estos modelos para comprobar los resultados teóricos con datos obtenidos del refinamiento de densidades experimentales o de resonancia magnética nuclear. Este proyecto comprende varios sistemas que se estudiaran a lo largo de los tres años y en los quer se pretende determinar el rol de las interacciones específicas no covalentes. Los sistemas en estudio serán: 1. ADN-complejo de cobre con actividad anticancerígena 2. ATPasa-inhibidor en la inhibición de la bomba de protones 3. Disolvente-cianoepóxidos en la reacción de ciclación 4. Disolvente-dieno-dienófilo en Reacción Diels-Alder 5. Catón-pi en la nucleación de nanopartículas en moldes orgánicos 6. Disolvente-molécula orgánica que alteran las propiedades redox y espectroscópicas

Este proyecto busca contribuir al entendimiento de la organización y el reconocimiento molecular que conduce a la formación de un sistema supramolecular debido a la complementariedad entre un sustrato y su receptor o entre un soluto orgánico y las moléculas de disolvente que lo rodean. Fenómeno que determina la selectividad de las reacciones, la nucleación de nanopartículas y la actividad biológica. Las preguntas que este proyecto quiere responder, utilizando la topología de la densidad electrónica de los sistemas en estudio, son las siguientes: 1. ¿Qué IENC determinan el reconocimiento molecular entre un sustrato y un receptor, y entre el soluto orgánico y el disolvente? 2. ¿Cuál es el papel que juegan las IENC entre el complejo de reacción y el disolvente en la selectividad de una reacción? 3. ¿Cómo afecta la presencia de IENC entre el sustrato y el receptor (fenómeno local) en la actividad o la dinámica de una macromolécula (fenómeno global)? 4. ¿La nucleación de nanopartículas esta determinada por IENC? 5. ¿Es posible generar reglas para predecir la formación de IENC? Se presentan seis sistemas que están actualmente en estudio: • Estudio de las interacciones específica DNA-complejo metálico Hemos estudiado dinámicas de la interacción de DNA-complejo metálico, encontrando que la intercalación entre las bases es un evento poco probable en modelos mas completos de DNA. El sitio de reconocimiento encontrado en este estudio es el grupo deoxiribosafosfato. Queremos saber si este hecho también se observa cuando se cambian los sustituyentes del complejo. • Estudio de las interacciones específica ATPasa-inhibidor Hemos estudiado el mecanismo de activación de inhibidores de la ATPasa gástrica. Ahora estamos interesados en conocer el ambiente proteico que determina el mecanismo que une al inhibidor con la ATPasa, por medio de la formación de un enlace de disulfuro. Además queremos saber que interacciones provoca el inhibidor, ya unido a proteína, para alterar el funcionamiento de la bomba de protones. ¿Cuál es la alteración local de la densidad electrónica que bloquea el equilibrio conformacional de la ATPasa? • Efecto del disolvente en la ciclación de ciano-epóxidos Durante el estudio de la selectividad de la ciclación de ciano-epóxidos encontramos que sólo cuando rodeamos al anión del ciano-epóxido con al menos cinco moléculas de benceno, único disolvente en el que reacción es selectiva, se puede encontrar la conformación reactiva que genera el producto con configuración anti, observado experimentalmente. Estamos seguros que la selectividad de la reacción se debe a la organización del disolvente alrededor del sustrato. Por lo que queremos determinar esta organización experimentalmente. Es posible que la selectividad de muchas reacciones, no se deba a efectos electrónicos, esteroelectrónicos o estéricos sino a un molden formado por el disolvente. • Efecto del disolvente en reacciones tipo Diels-Alder Como en el punto anterior, creemos que la organización del disolvente alrededor del los reactivos determina la selectividad de la reacción. En la reacción de diels-alder, computacionalmente se ha encontrado un intermediario que determina la selectividad, pero que no es favorecido entrópicamente por los modelos de disolvente implícito y de calculo de la entropía utilizando un modelo de gas ideal. Es posible que este intermediario sea estabilizado por un molde formado por el disolvente explicito. • Efecto del disolvente en las propiedades redox y espectroscópicas de moléculas orgánicas. Como en los puntos anteriores, queremos encontrar la organización del disolvente alrededor de una molécula que provoca el solvatocromismo y los cambios de las propiedades de oxido reducción debidas a la donación o atracción de densidad electrónica por parte del disolvente. • Nucleación de nanopartículas de plata en moldes orgánicos La Dra. Rosa María Gómez (partícipe de este proyecto) ha modificado membranas de polipropileno con injertos con el fin de formar puntos de crecimiento de nanopartículas de plata. Nuestro grupo ha propuesto un mecanismo teórico de nucleación en estos sitios basado en interacciones catión-pi. Estamos interesados en saber si este mecanismo es general cuando el molde orgánico es modificado y en diseñar un sitio de crecimiento que provea el mejor ambiente para la nucleación de nanopartículas.