Desde el punto de vista teórico, ha quedado patente la importancia de incluir la corrección “Counterpoise” en el proceso de optimización. Al menos, debe usarse un nivel de teoría MP2 para hacer una evaluación apropiada de la energía de dispersión intermolecular. Bajo estas condiciones, puede describirse adecuadamente la geometría de los complejos experimentales galactosa-lectina. En este caso, la energía de interacción del complejo Fucosa/Benceno es de 3.0 kcal/mol, algo más alta que la establecida para interacciones carbohidrato/aromático simples, por ejemplo, en complejos heveína/quitooligosacárido (del orden de 1.5 kcal/mol).24c Estos números muestran la eficacia de la interacción CH/π en el proceso de estabilización de complejos azúcar-aromático. En la formación del complejo participan tres enlaces C-H, de manera que se puede estimar que la contribución de cada uno es del orden de ~1 kcal/mol. Más aun, los resultados teóricos obtenidos indican que las interacciones carbohidrato-aromático son estabilizantes y presentan un componente de dispersión muy importante, y que también existe densidad electrónica entre los hidrógenos del azúcar y el anillo aromático, dando lugar a lo que se podrían denominar enlaces de hidrógeno no convencionales. Se ha demostrado también, de forma experimental, la tendencia intrínseca de entidades aromáticas de interaccionar con ciertos azúcares realizando experimentos de RMN en disolución. El benceno y el fenol interaccionan específicamente con los enlaces C-H de la cara α del metil β-galactósido, sin la necesidad de la estructura tridimensional bien definida que proporciona una proteína receptora.

La combinación de cálculos de Mecánica y Dinámica Molecular y experimentos de RMN ha permitido concluir que los glicomiméticos de lactosa 1 (aza C-glicosil) y 2 (carba glicósido), que carecen del efecto exo-anomérico, muestran un comportamiento conformacional más complejo que el compuesto natural, lactosa, 3. Sin embargo, todas las conformaciones mostradas para el compuesto natural son también accesibles para estos glicomiméticos. Los experimentos TR-NOE para 1 y 2 en presencia de la lectina del muérdago han permitido demostrar que los ángulos glicosídicos de 1 en el estado asociado pueden acceder un espacio conformacional más amplio que los correspondientes al compuesto natural 3, y a su análogo 2, para los que solamente se enlaza la conformación natural de tipo exo-anomérico. Esta movilidad conformacional observada difiere de la reportada para la C-lactosa (4) cuando se enlaza a la ricina-B (toxina del Ricinus communis, arma química),8d y a la galectina-1 reguladora del crecimiento de mamíferos y a la β-galactosidasa de E. coli.8f El comportamiento diferente de los pares 1/VAA y 2/VAA indica que los detalles de la naturaleza química del azúcar afectan a las propiedades del estado enlazado de forma marcada.

Del estudio de los procesos de inversión de este conjunto de sistemas de tipo piranosa se pueden obtener dos conclusiones importantes: (1) el proceso de inversión transcurre a través de etapas elementales, denominadas “etapas elementales conformacionales”, término análogo al usado para la descripción de los mecanismos de reacción (mínimo-estado de transición-mínimo) y (2) hay dos procesos independientes, inversión y topomerización, conectados por algunos confórmeros comunes. El proceso de inversión controla el intercambio de anillos, mientras que la topomerización permite el intercambio entre botes torcidos. El esquema 3D evidencia la limitación de los esquemas bidimensionales que normalmente se usan para representar los fenómenos conformacionales y pone énfasis en el hecho de que el uso indistinto de estados de transición para describir los procesos de intercambio conformacional no es suficiente, y que es necesario establecer el contexto y la energía asociados con estos procesos. Nuestro estudio se puede considerar riguroso, ya que establece de forma precisa los confórmeros que son conectados por cada estado de transición.

El presente trabajo se ha llevado a cabo en el Centro de Investigaciones Biológicas del CSIC con ayuda de una beca FPU del Ministerio de Educación y Ciencia. Asimismo, debo agradecerles la concesión de una ayuda para la realización de Estancias Breves. Agradezco al Centro de Supercomputación de Galicia (CESGA) el haberme facilitado los recursos de cálculo necesarios para la ejecución de este proyecto.

Tesis leida en la Universidad de Vigo. Facultad de Químicas, el 17/01/2006. 192 pp.

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