DIRECTOR:

Dr. Gustavo A. Appignanesi (Inv. Indep.CONICET)


INTEGRANTES DEL EQUIPO DE INVESTIGACION:

  1. Investigadores CONICET:
    Dr. J. Ariel Rodríguez Fris (Inv. Asist.),
    Dr. Laureano Alarcón (Inv. Asist.),
    Dra. Marcela Morini (Inv. Adj.),
    Dra. M. Belén Sierra (Inv. Asist.)

  1. Becarios de CONICET:
    Lic. Sebastián Accordino
    Dr. David Malaspina

  1. TESIS DOCTORALES EN DESARROLLO: En 2011 se presentó una tesis doctoral (D. Malaspina) y a la fecha hay otra en ejecución (S. Accordino)


OBJETIVOS GENERALES DEL PROYECTO:


Comprender los mecanismos moleculares responsables del comportameinto dinámico de sistemas complejos de interés en materia condensada y en biofísica, desde una perspectiva teórica y utilizando simulaciones computacionales.

Comprender los mecanismos subyacentes a la relajación vítrea y la dinámica lenta.

Establecer la naturaleza del agua en cuanto a estructura y dinámica y comprender su comportamiento en contextos de confinamiento o en superficies.

Comprender el comportamiento del “agua biológica” y de los “defectos” de solvatación: Implicaciones en la asociación de proteínas (protein binding) y en el diseño racional de drogas.


LINEAS DE INVESTIGACION INVOLUCRADAS (OBJETIVOS ESPECIFICOS)


Estructura y dinámica en sistemas vítreos: Detectando eventos de relajación relevantes
:

Comprender los mecanismos moleculares responsables de la aparición de dinámica lenta, heterogeneidades dinámicas y relajación vítrea en distintos sistemas formadores de vidrios y examinar la posible unversalidad de comportamiento. Establecer la existencia del (elusivo) vínculo causal entre estructura y dinámica. Interesan distintos sistemas de materia condensada blanda: sistemas vítreos modelo, sílice amorfa, agua sobreenfriada, geles coloidales, etc.

Integrantes: G. Appignanesi, J. Rodríguez Fris, L. Alarcón, D. Malaspina, S. Accordino.

Colaboradores: Walter Kob (Montpellier), Francesco Sciortino (Roma), Eric Weeks (Emory).


Agua interfacial y (nano)confinada. Separando química de geometría
:

Estudiar las propiedades estructurales y de transporte del agua confinada en sistemas nanométricos con diversos tipos de superficies (interacciones hidrofóbicas/hidrofílicas): grafeno, nanotubos de carbono, monocapas hidrofóbicas, proteínas, etc. Efectos de la curvatura local. Comprender el comportamiento del agua de hidratación de proteínas o biológica. Efectos de exclusión del agua relevantes a sitios de unión en proteínas. ¿Cómo hace una proteína para permanecer “seca” en el agua sin perder reactividad? Interacciones de arropamiento y exclusión del agua.

Integrantes: G. Appignanesi, J. Rodríguez Fris, L. Alarcón, D. Malaspina, S. Accordino, M. Morini, M. Sierra.

Colaboradores: Horacio Corti (UBA-CNEA), Igal Szleifer (Northwestern), Pablo Debenedetti (Princeton), Ariel Fernández (Morgridge Institute, Madison).


Identificación del principio molecular determinante de la unión de proteínas y su impacto en bioingeniería y en el diseño racional de fármacos:

Unión de proteínas: Identificar el atributo molecular unificador que subyace a la unión de proteínas. En otras palabras, nos interesa comprender qué es lo que determina que un residuo constituya un “hot spot” del “protein binding”. Nuestra hipótesis principal se basa en la necesidad de un cambio de paradigma (un cambio radical en el nivel de análisis): la imposibilidad de detectar los principios moleculares subyacentes al proceso de “binding” radica en haber considerado sólo interacciones de a pares o de dos cuerpos, mientras que las interacciones realmente relevantes son las interacciones de tres cuerpos o cooperativas (basadas en defectos de arropamiento o de exclusión del agua).


Diseño y reingeniería de drogas:
Implementar dicho conocimiento en el descubrimiento, diseño y re-diseño racional de fármacos. En particular, nos interesará intentar desarrollar un “screening” virtual (computacional) de drogas destinadas a bloquear interfaces de proteínas relevantes para inhibir ciertas enfermedades, basado en dicho principio. Asimismo, utilizaremos dicho atributo molecular para rediseñar racionalmente compuestos guía (“lead compounds”).

Integrantes: G. Appignanesi, J. Rodríguez Fris, L. Alarcón, D. Malaspina, S. Accordino, M. Morini, M. Sierra.

Colaboradores: Ariel Fernández (Morgridge Institute, Madison), Ridway Scott (Univ. of Chicago).



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FINANCIAMIENTO:
Actualmente se encuentran vigentes un Proyecto PGI de la UNS, un Proyecto PIP 2009-2011 (CONICET) y un Proyecto PICT RAICES BICENTENARIO (ANPCyT) junto a H.Corti (CNEA-UBA), Igal Szleifer (Northwestern) y Pablo Debenedetti (Princeton).


PUBLICACIONES RECIENTES SELECCIONADAS:

  1. Democratic particle motion for meta-basin transitions in simple glass-formers”, G.A. Appignanesi, J.A.Rodríguez Fris, R.A. Montani and W. Kob, Phys. Rev. Lett. 96, 057801-057804 (2006).

  2. Reproducibility of Dynamical Heterogeneities and Metabasin Dynamics in Glass Forming Liquids: The Influence of Structure on Dynamics”, G.A. Appignanesi, J.A.Rodríguez Fris and M.A. Frechero, Phys. Rev. Lett. 96, 237803-237806 (2006).

  3. Comment on: Glass transition in biomolecules and the liquid-liquid critical point of water'' S. R. Accordino, D. C. Malaspina, J. A. Rodríguez Fris and G. A. Appignanesi, Phys. Rev. Lett. 106, 029801-029804 (2011).

  4.  “Experimental verification of rapid, sporadic particle motions by direct imaging of glassy colloidal systems”, J. A. Rodríguez Fris, G. A. Appignanesi and E. R. Weeks, Phys. Rev. Lett. 107, 065704-065707 (2011).

  5.  “Sub-Nanoscale Surface Ruggedness Provides a Water-Tight Seal for Exposed Regions in Soluble Protein Structure”, E.P. Schulz, M.A. Frechero, G.A. Appignanesi and A. Fernández, PLoS ONE 5, 12844-12849 (2010).

  6. Finding a unifying motif of intermolecular cooperativity in protein associations”, S. R. Accordino, J. A. Rodriguez-Fris, G. A. Appignanesi and A. Fernández, arXiv:1108.2618v1 [cond-mat.soft]

  7.  “Structure and orientation of water molecules at model hydrophobic surfaces with curvature: from graphene sheets to carbon nanotubes and fullerenes”, L. M. Alarcón, D. C. Malaspina, E. P. Schulz, M. A. Frechero and G. A. Appignanesi, Chem. Phys. 388, 47–56 (2011).

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