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Visualización Molecular
por Juan C. D√ľrsteler [mensaje nļ 76]

Una de las √°reas m√°s activas de la bioinform√°tica es la visualizaci√≥n molecular. De importancia clave en el dise√Īo de nuevos f√°rmacos, est√° evolucionando para hacer m√°s comprensible la extremada complejidad de este campo.

MolVisStereo.jpg (25834 bytes)
Par estereoscópico: Pulsa sobre la figura para agrandarla y desenfoca tus ojos hasta que ambas imágenes se fusionen en una sola. Se aprecia entonces la molécula en 3D flotando en el espacio.
(Cortesía de Accelrys)
MolVisHeme.jpg (35056 bytes)
Molécula de Heme: Sobre la representación de de esferas y varas se superpones la representación en cinta.
Pulse sobre la imagen para agrandarla.
(Cortesía de Accelrys)

El dise√Īo de mol√©culas es uno de los pilares de la industria farmac√©utica. Probablemente recordemos de las clases de qu√≠mica en secundaria los juegos de bolas y varillas con los que constru√≠amos la estructura de las mol√©culas. Las bolas simbolizaban los √°tomos y las varas los enlaces. 

Esta representación 3D en el mundo real tenía interesantes propiedades: permitía hacerse una idea de la estructura 3D de la molécula y comprender mejor la forma en que estaban dispuestos los enlaces y hasta ver que determinadas geometrías no eran posibles. Incluso podías tocar y sentir la molécula.

Como ya se imaginan el dise√Īo de nuevas drogas es much√≠simo m√°s complejo. Aqu√≠ nos interesa no s√≥lo la visualizaci√≥n de las mol√©culas sino, sobre todo, de sus propiedades como la densidad electr√≥nica, la disposici√≥n de las fuerzas de Van der Waals, etc. 

En las figuras adjuntas se pueden ver algunos ejemplos, incluyendo un par estereoscópico visible en 3D sin necesidad de gafas especiales.

As√≠ pues al dise√Īador de mol√©culas le interesan aspectos sofisticados como las zonas internas de la mol√©cula accesibles a un solvente, la forma de los orbitales electr√≥nicos o las zonas donde se producen interacciones hidrof√≥bicas. En definitiva, las cosas que determinan sus propiedades.

Este tipo de información típicamente tiene 4 dimensiones o más, por lo que se suelen representar como superficies de igual valor de un parámetro (como las curvas de nivel de un mapa topográfico pero en 3D). Para visualizar mejor la geometría se generan también pares estereoscópicos que permiten ver la molécula con visión estereoscópica y apreciar la profundidad.

Sin embargo los sistemas de visualización, a pesar de representar una gran ventaja, son insuficientes para hacer frente a la complejidad del problema y resultan, a veces, difíciles de interpretar incluso para expertos en el tema.

 Por eso en los √ļltimos a√Īos se est√°n empezando a valorar en este campo, como en muchos otros de la visualizaci√≥n, el uso de interfaces multi-modales que combinan distintos sentidos como el tacto y la audici√≥n para crear una experiencia m√°s o menos completa de la interacci√≥n, que permita crear una mejor intuici√≥n.

As√≠ un sistema t√°ctil con force-feedback, capaz de ejercer una fuerza en respuesta a la interacci√≥n con el software de dise√Īo, nos permite ‚Äútocar‚ÄĚ las mol√©culas, sentir sus sitios activos, las zonas donde se puede ligar a otra mol√©cula, etc. 

La adici√≥n de sonidos relacionados con el estado de nuestras acciones y con las propiedades de la mol√©cula enriquecen a√ļn m√°s la experiencia permiti√©ndonos "oir" las propiedades de la misma conforme nos acercamos a determinados sitios de la misma, contribuyendo a crear una sensaci√≥n integrada en torno a la interacci√≥n con la mol√©cula.

Las interfaces multimodales est√°n a√ļn en mantillas, pero en el futuro tendr√°n mucho que decir, especialmente en campos donde la complejidad de los elementos a visualizar pueda beneficiarse de la riqueza que √©stas proporcionan.


En Internet se pueden encontrar muchos sistemas de visualizaci√≥n de mol√©culas, (sin interacci√≥n multimodal) , tanto comerciales como gratuitos. 

Entre estos √ļltimos destaca Protein Explorer  la versi√≥n mejorada de RasMol, software gratuito creado por Eric Martz de la Universidad de Massachusetts con objetivos educacionales y de investigaci√≥n, ampliamente extendido en la comunidad universitaria.

En cuanto a software comercial podemos encontrar, entre otros, a Gaussian o Accelrys. Este √ļltimo produce gr√°ficos de notable calidad.

Enlaces de este artŪculo:

http://www.umass.edu/microbio/chime/explorer/  
http://www.gaussian.com  
http://www.accelrys.com/  
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