Analizan una reacción bioquímica vital mediante IA y simulaciones moleculares
– UV
VALÈNCIA 9 Jun. –
Un equipo de investigación de la Universitat de València (UV) encabeza un estudio internacional publicado en la prestigiosa revista Nature Communications que detalla uno de los procesos fundamentales de la bioquímica. El objeto de análisis es la hidrólisis de enlaces de fosfoanhídrido, una reacción necesaria para la vida, según ha informado la institución académica en un comunicado.
La hidrólisis permite que las células conviertan la energía almacenada en energía utilizable para poder realizar las funciones vitales, han indicado las mismas fuentes. Comprender mejor este fenómeno «puede tener aplicaciones importantes en ramas como la medicina o la nutrición», han dicho. Se trata de una reacción directamente relacionada con la principal molécula de almacenamiento y transferencia de energía en las células, conocida como ATP.
El trabajo ha sido desarrollado por los investigadores del Departamento de Química Física de la Universitat de València Adrián García-Martínez, J. Javier Ruiz-Pernía, Iñaki Tuñón y Kirill Zinovjev, junto con colaboradores de la École Normale Supérieure (París).
Este estudio es pionero en el uso de inteligencia artificial y simulaciones moleculares de alta precisión para analizar la mencionada reacción bioquímica en el agua. En este sentido, se han utilizado técnicas basadas en aprendizaje automático (machine learning), «una vertiente de la inteligencia artificial que permite a los ordenadores aprender y tomar decisiones a partir de los datos, sin que sean programados explícitamente para cada tarea», han explicado.
Gracias a este innovador método de estudio, el equipo ha podido identificar distintas rutas microscópicas y comprobar nuevas claves sobre cómo se rompe el ATP, la molécula que suministra energía a la vida celular. La estrategia de investigación ha permitido «describir la reacción con una precisión cercana a la cuántica y, al mismo tiempo, explorar muchas posibles trayectorias reactivas, algo muy difícil de lograr con métodos convencionales», han apuntado.
Uno de los hallazgos más relevantes es que la transferencia de protones –partículas diminutas que se encuentran en los átomos– no se produce de manera directa entre los átomos de la propia molécula, sino a través del agua del entorno. Además, el estudio muestra que tanto el proceso que se genera con los protones como la presencia de iones de magnesio favorecen la reacción, aunque el papel directo del magnesio parece ser menor de lo que se había propuesto hasta ahora.
El grupo investigador ha señalado que los resultados «ayudan a resolver un debate científico abierto desde hace décadas y brindan una base más precisa para comprender la hidrólisis de las moléculas encargadas de almacenar y proporcionar energía a la célula (ATP y GTP), un mecanismo central en enzimas, motores moleculares y numerosos fenómenos biológicos».
Además, el trabajo pone de relieve el «»potencial de las herramientas de inteligencia artificial aplicadas a la química para estudiar reacciones complejas con un nivel de detalle muy preciso. Esta línea de investigación abre nuevas posibilidades para explorar procesos bioquímicos esenciales y mejorar su modelización a escala molecular, han subrayado.
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