Premio Nobel de Química 2013 por modelos de computadora de las reacciones químicas
El Premio Nobel de Química 2013 fue para Martin Karplus (Universidad de Estrasburgo, Francia, y la Universidad de Harvard, EE.UU.), Michael Levitt (Universidad de Stanford, EE.UU.), y Arieh Warshel (Universidad del Sur de California, EE.UU.), «por desarrollo de modelos a multiescala para sistemas químicos complejos», anunció ayer en Estocolmo Real Academia Sueca de Ciencias.
Martin Karplus, Austria y el norte de América, nació en 1930 y es un bioquímico, Michael Levitt, británica y estadounidense, es biofísico y nacido en Sudáfrica en 1947, Arieh Warshel, Israel y EE.UU., es un químico y bioquímico, y nació en el año 1940. Logran la simulación de reacciones químicas complejas en la práctica en un ordenador. Pero no siempre fue así. De hecho, los tres galardonados «construyeron la base de los programas de gran alcance [equipo] que son [ahora] utilizados para entender y predecir los procesos químicos», dice la misma entidad en un comunicado.
Como un ejemplo, la aplicación de un fármaco potencial sobre su objetivo en el cuerpo, que ahora permite que las moléculas de diseño con propiedades terapéuticas experimentalmente antes de la prueba.
Los modelos en el pasado, los químicos han construido de moléculas estudiadas con bolas que representan átomos y cables para las conexiones entre los átomos (recuerde el famoso modelo tridimensional de la molécula de ADN, construido en 1950, en la forma de un «mecano», por Francis Crick y James Watson en su laboratorio de Cambridge…). Y cuando se trataba de simular moléculas en el equipo, el software disponible no da de acuerdo a las leyes de la física clásica o la física cuántica (el mundo físico de los átomos), pero no ambas al mismo tiempo, explica además la Academia Sueca.
Por un lado, clásicos de software permiten calcular y procesar grandes moléculas químicas, pero sólo mostraron en su estado de «reposo», que excluía el principio de la simulación de las reacciones químicas, que son fenómenos dinámicos que tienen una fracción de un milisegundo y donde la configuración de las moléculas se altera radicalmente.
Pero cuando se trataba de simular las reacciones químicas, la física cuántica iba a venir en la escena – pero entonces, la potencia de cálculo necesaria era tal que sólo se podía hacer estas simulaciones de moléculas pequeñas, que excluía el principio, las grandes moléculas son las proteínas biológicas. Las obras de los ganadores de este año permite disfrutar de «lo mejor de ambos mundos», con «Newton y su manzana colaborar con Schrödinger y su gato», reza el comunicado de la academia todavía.
En 1970, Warshel aterrizó en el laboratorio Karplus, procedente del Instituto Weizmann en Israel. Equipo de gran alcance en su oficina de origen, Warshel, junto con Levitt, había creado un programa capaz de simular moléculas – cualquier molécula, hasta la más grande – de acuerdo con las leyes de la física clásica. Mientras tanto, Karplus y su equipo eran expertos en el desarrollo de software capaz de simular reacciones químicas basadas en la física cuántica.
Warshel y Karplus entonces diseñaron un nuevo tipo de programa, en el que la física cuántica fue utilizada para simular el comportamiento de ciertas partes de las moléculas, mientras que la física clásica se encargaron del resto. Para dar un ejemplo real, en simulaciones de cómo un nuevo fármaco se une a su proteína diana en nuestro cuerpo, el ordenador sería capaz de realizar cálculos cuánticos sólo los átomos de la proteína diana que interactúan directamente con el producto, proporcionando la máxima resolución que ubicación.
Dos años más tarde, Warshel y Levitt se unieron de nuevo. Levitt estaba interesado en las moléculas biológicas – principalmente por las enzimas esenciales para la química de los organismos vivos – y los dos científicos decidieron simular reacciones enzimáticas. En 1976, publicó el primer modelo de ordenador de este tipo de reacción química. «Su programa fue revolucionario, ya que podría ser utilizado con cualquier tipo de molécula. El tamaño ya no es un obstáculo «, escribe.
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