Propiedades estructurales y dinámicas de organizaciones supramoleculares de interés biológico: Estudios por Resonancia Magnética

En este proyecto se estudian propiedades estructurales y dinámicas de fluídos complejos, en particular de organizaciones como micelas, vesículas, fases hexagonales, etc. Se pretende profundizar en el conocimiento de diversos aspectos de las membranas biológicas y de proteínas que contienen metales de transición usando sistemas modelo simple. Nuestra aproximación experimental al problema involucra esencialmente el uso de la Resonancia Magnética Nuclear de fosfóro-31, hidrógeno, deuterio y carbono-13 y de Resonancia Paramegnética Electrónica usando marcadores de espín. Se realizan también estudios complementarios de áreas moleculares y presiones de colapso en capas monomoleculares y análisis térmico diferencial. (...) Objetivos generales y específicos: El objetivo del proyecto es contribuir a un mejor entendimiento de las complejas membranas biológicas y del funcionamiento de proteínas que contienen metales de transición estudiando propiedades estructurales y dinámicas y transiciones de fase en organizaciones moleculares más simples. Se estudiará la existencia de transiciones de fase liotrópicas y termotrópicas y el efecto de perturbantes sobre la dinámica molecular en los sistemas seleccionados. En el sistema Zn(d,l-histidina)2.5H2O hemos iniciado varias mediciones de RMN de 1H y 2H en función de temperatura que revelan movimientos cuyas energías de activación hemos calculado. Sin embargo, no hemos logrado hasta el momento determinar unívocamente el tipo de movimiento y los átomos involucrados. Es para esto que pretendemos realizar estudios de RMN en otros núcleos tales como 13C, 14N y 15N e iniciar mediciones más finas de tiempos de relajación spin-spin T2 y spin-red T1 en 1H y 2H y en los núcleos mencionados en función de temperatura. Asimismo, se continuará la caracterización de bicapas y otras fases formadas por fosfolípidos de origen natural a los cuales se agregan gangliósidos y/o colesterol. Se aprovecha que el 31P (de abundancia natural 100%) tiene spin nuclear ½ y que la forma de línea de resonancia, una vez cancelada la interacción dipolar magnética con los hidrógenos, provee a través del corrimiento químico del 31P información del entorno del mismo y así de la organización molecular. Complementariamente, los resultados de RPE nos permitirán conocer la dinámica de la zona hidrofóbica de los agregados y diferenciar micelas de vesículas pequeñas. Esta información no es accesible a partir de mediciones de 31P-RMN.

Estudio de las propiedades dinámicas de sistemas magnéticos con redes neuronales y otros sistemas complejos

En este proyecto continuaremos estudiando algunas propiedades dinámicas de diferentes sistemas complejos, con especial énfasis en vidrios de spin, redes neuronales y autómatas celulares aplicados a modelos de evolución biológica. En vidrios de spin estamos analizando la dependencia entre los diagramas dinámicos obtenidos utilizando la técnica de propagación de daños y aquellos obtenidos estudiando el decaimiento de la función de autocorrelación. Este estudio pretende contribuir a entender los mecanismos microscópicos responsables del surgimiento de "ageing", entendiendo por éste a la dependencia de algunas cantidades con la historia de la muestra. En redes neuronales seguiremos dos líneas: en primer lugar, introducir componentes más realistas desde el punto de vista biológico, a fin de entender los mecanismos fisiológicos de las diferentes funciones cerebrales. En segundo lugar, estamos interesados en utilizar el modelo de Hopfield para red neuronal como por ejemplo de sistema complejo controlable a partir del cual estamos tratando de entender cómo la estructura del espacio de fases influye en la dinámica del sistema. Finalmente, continuaremos trabajando con el modelo Bak-Sneppen para evolución biológica de especies interactuantes y el surgimiento de "ageing" en el estado auto crítico. Objetivos generales y específicos (...) 1. Estudio de la relación entre el fenómeno de "ageing" y la sensibilidad del proceso dinámico a las condiciones iniciales. (...) 2. Estudio del efecto de la formación de dominios en la dinámica de no-equilibrio de modelos de vidrios de spin y ferromagnéticos. (...) 3. Estudio de la influencia de la estructura del espacio de configuraciones en la dinámica de no-equilibrio. (...) 4. Inclusión de ingredientes biológicamente realistas. (...) 5. Auto criticalidad forzada por secuencias deterministas. (...)