Alumno investigador: Antonio Largo Barrientos
Departamento o Instituto Universitario: Departamento de Química-Física y Química Inorgánica
Tareas realizadas:
Durante la investigación se realizó por primera vez un estudio del ácido oxámico mediante espectroscopia de rotación, determinando la estructura del ácido oxámico. Esta es una biomolécula encargada de inhibir la enzima lactato deshidrogenasa A (LDHA), enzima que juega un papel importante en el desarrollo y metástasis de tumores malignos. Adicionalmente, el ácido oxámico es una molécula candidata a estar presente en el medio interestelar. Para la caracterización se hizo un análisis del panorama conformacional de esta biomolécula. Por un lado, se han empleado métodos computacionales con el objetivo de buscar las estructuras más estables mediante mecánica molecular y haciendo uso de la teoría del funcional de la densidad para realizar una predicción que ayude a la asignación del espectro experimental. En paralelo al trabajo computacional, la obtención del espectro rotacional se ha hecho empleando técnicas de espectroscopia de rotación y expansiones supersónicas, las cuales permiten determinar con alta precisión la estructura de la molécula.
Entre los resultados, se obtuvieron los principales parámetros espectroscópicos de la molécula de ácido oxámico: las constantes de rotación, los valores de los elementos diagonales del tensor de acoplamiento de cuadrupolo nuclear; el valor del parámetro de asimetría de Ray y el momento planar. Con todo ello se consiguió caracterizar inequívocamente los dos confórmeros más estables. Mediante el análisis de las interacciones intermoleculares se ha justificado su estabilidad y sus implicaciones biológicas. Adicionalmente se encontraron los isotopómeros de 13C y 15N obteniendo también sus parámetros espectroscópicos y determinando su abundancia relativa.
Objetivos alcanzados:
- Se ha realizado por primera vez un estudio rotacional del ácido oxámico en fase gas
- Se han identificado los dos confórmeros más estables predichos por los cálculos teóricos
- Se han identificado las especies isotópicas del ácido oxámico y determinado su abundancia
- Se han obtenido los parámetros espectroscópicos más relevantes del ácido oxámico
- Se han analizado las interacciones intramoleculares, examinando la diferencia en la estabilidad e hipotetizado sobre sus implicaciones biológicas
- Se han identificado las transiciones en el rango de 6 a 14 GHz con vistas a extender la medición a frecuencias más altas e iniciar la búsqueda en el ISM
Sectores de aplicación:
Las constantes rotacionales obtenidas servirán como punto de partida para extender la región de medida a la región de observación en el rango de milimétricas y submilimétricas en un fututo, y así posibilitar que los astrofísicos recreen el espectro del ácido oxámico e inicien su búsqueda en el ISM. Además, con el análisis de interacciones realizado se ha hipotetizado sobre cómo es el complejo terciario LDHA-NADH-oxámico que puede servir como guía para futuros estudios sobre su formación y como se une al sitio activo de la enzima para inhibirla de forma efectiva. Por tanto, tiene una aplicación en sectores de física, química y biología.
Metodología utilizada:
La metodología empleada es doble: por un lado la metodología computacional y por otro la experimental. Se realizó una búsqueda conformacional del ácido oxámico mediante cálculos de de mecánica molecular (MMFFs y AMBER) con una ventana energética de 30KJ/mol. Más tarde se obtuvo una predicción del espectro mediante mecánica cuántica con metodología B3LYP/6-311++G(d,p). Por otro lado, se preparó una barra sólida de ácido oxámico comercial para vaporizarlo mediante ablación láser, utilizando un láser de NdYAG. Se obtuvo el espectro mediante la utilización de un espectrómetro conocido como Laser Ablation Chirped-Pulse Fourier Transform Microwave (LA-CPFTMW).
Opinión sobre la experiencia investigadora desarrollada:
Esta oportunidad me ha servido como una primera aproximación al mundo de la investigación y de cómo funciona la ciencia por dentro. Además, es una experiencia que considero muy enriquecedora para mi formación como científico. Considero que el trabajo y los datos aportados son de gran utilidad para futuros estudios sobre el ácido oxámico.
