Buscan entender el transporte de iones al interior de la célula mediante la mecánica molecular y la química cuántica
El seminario "Simulando el funcionamiento molecular de canales iónicos" se realizará el jueves 6 de agosto, desde las 10:00 horas, en el Campus San Miguel de la Universidad Católica del Maule. La actividad marcará el lanzamiento del proyecto Fondecyt de Iniciación 2026 del investigador Dr. Francisco Adasme Carreño y reunirá a destacados especialistas nacionales e internacionales.
Nuestro organismo funciona gracias a millones de procesos que ocurren permanentemente al interior de las células sin que nos percatemos. Uno de ellos es el transporte de iones -átomos con carga eléctrica como el sodio (Na+) o potasio (K+)- a través de proteínas llamadas canales iónicos, un mecanismo indispensable para funciones celulares. Comprender cómo ocurre este proceso es el objetivo del proyecto Fondecyt de Iniciación 2026 N°11260178, liderado por el investigador del Centro de Investigación de Estudios Avanzados del Maule (CIEAM) y del Laboratorio de Bioinformática y Química Computacional (LBQC) de la Universidad Católica del Maule (UCM), Dr. Francisco Adasme Carreño, iniciativa financiada por la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID).
El proyecto aborda una interrogante que, según explicó el investigador, continúa abierta en la fisicoquímica de los canales iónicos y sobre la cual existen resultados científicos contradictorios.
"De acuerdo con la física clásica, las cargas eléctricas del mismo signo se repelen. Bajo este principio, los iones de potasio deberían distanciarse entre sí. Sin embargo, un mecanismo propuesto sugiere que estos iones transitan por el poro celular de forma conjunta y consecutiva. La pregunta central del proyecto es si la estructura molecular del canal es capaz de generar un microambiente químico que mitigue esta repulsión y permita un paso simultáneo y rápido, o si este proceso requiere obligatoriamente la intercalación de moléculas de agua", explicó Adasme.
Para responder esta interrogante, el equipo utiliza metodologías computacionales basadas en la mecánica molecular y la química cuántica, las que permiten simular y evaluar cómo interactúan los iones con el canal mientras atraviesan el poro de la proteína.
"Comprender estos mecanismos a nivel atomístico es fundamental para proporcionar una base teórica rigurosa sobre el transporte iónico que no siempre es accesible mediante técnicas experimentales directas. Tanto así, que la interpretación de los propios resultados experimentales requiere de la simulación molecular del proceso, lo que ha llevado a contradicciones por las deficiencias de los modelos utilizados", afirmó.
Entre las herramientas empleadas destaca la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT), una aproximación de la mecánica cuántica que, gracias al desarrollo de las capacidades computacionales, permite modelar con precisión desde sistemas pequeños hasta macroestructuras biológicas complejas como las proteínas.
El investigador del CIEAM UCM explicó que comprender estos procesos constituye un requisito esencial para modelar correctamente la conducción iónica.
"Esta caracterización constituye la herramienta base para comprender las denominadas canalopatías, que son patologías derivadas del mal funcionamiento de estos canales, tales como desórdenes neurodegenerativos o arritmias cardíacas. Asimismo, este conocimiento sienta las bases científicas para el diseño de fármacos más eficaces y dirigidos a canales iónicos, como anestésicos locales, antiarrítmicos, anticonvulsivantes o ciertos tipos de antidepresivos. Además, tiene un enorme potencial en biotecnología, por ejemplo, en el desarrollo de biosensores basados en canales iónicos", sostuvo.
Seminario reunirá a especialistas
El lanzamiento del proyecto se realizará el jueves 6 de agosto, entre las 10:00 y las 12:30 horas, en el Auditorio F200A del Edificio San José del Campus San Miguel, mediante el seminario "Simulando el funcionamiento molecular de canales iónicos".
La actividad contará con la participación del Dr. Joel Ireta Moreno, de la Universidad Autónoma Metropolitana de México; la Dra. Wendy González, de la Universidad de Talca; además de los investigadores UCM Dr. Mauricio Bedoya y Dr. Fernando Hinostroza.
Respecto del valor de esta colaboración, el investigador señaló que "La colaboración es crucial, permite integrar capacidades científicas complementarias para abordar un problema complejo. Esta sinergia interdisciplinaria nos permite abordar un debate científico controversial a través de una aproximación metodológica avanzada y rigurosa, buscando aportar respuestas definitivas a esta interrogante", detalló.
