REVISTA COLOMBIANA DE F ´ ISICA, VOL.38, No.4, 2006 SIMULACI ´ ON POR DIN ´ AMICA BROWNIANA DEL TRANSPORTE I ´ ONICO A TRAV ´ ES DEL CANAL GRAMICIDINA A Camilo Andr´ es Aponte ( 1, 2),Jos´ e Daniel Mu˜ noz ( 1, 2),Ram´onFayad 2 1 Grupo de Simulaci´on de Sistemas F´ ısicos, Universidad Nacional de Colombia. 2 Departamento de F´ ısica, Universidad Nacional de Colombia, Bogot´a, Colombia. (Recibido 09 de Sep.2005; Aceptado 20 de Jun. 2006; Publicado 20 de Nov. 2006) RESUMEN En este trabajo se simula por din´amica browniana el transporte de iones a trav´ es del canal Gramicidina A y se calcula la corriente que fluye a trav´ es del canal en funci´on del voltaje aplicado y de la concentraci´on i´onica de los medios. Para mantener dichas concentraciones constantes se propone un nuevo m´ etodo. Al utilizar una versi´on suavizada del perfil de energ´ ıa potencial reportado en la literatura m´as reciente y una fuerza de fila india proporcional a 1/r 9 se obtienen corrientes muy por debajo de las experimentales. S´olo tomando un perfil de energ´ ıa hipot´ etico con la mitad de la altura de la barrera de potencial reportada en la literatura se obtiene un valor de conductancia que discrepa en un 4.9% del valor experimental, pero se pierde la saturaci´on del canal que se observa experimentalmente al aumentar la concentraci´on. Estos son los mismos problemas que afrontan las simulaciones de punta en el ´area y son tema actual de investigaci´on. Palabras claves: Canal i´onico, din´amica browniana, Gramicidina A, transporte i´onico. ABSTRACT We use brownian dynamics to simulate the ion permeation through Gramicidin A channel and to compute the current through the channel as a function of the applied voltage and the ionic concentration in the media. A new method ia proposed to mantain the ionic concentrations in the intracellular and extracellular media. The current obtained by using a smoothed version of the most recently reported potential mean force profile and a single- file force proportional to 1/r 9 are much smaller than the experimental ones. By using an hypothetical potential mean force profile with one-half the potential barrier reported in the literature we obtained a conductance that differs just in 4.9 % of the experimental one, but the channel saturation with concentration increases, observed in experiments, is lost. These difficulties are the same ones that are confronted by all simulations in this area, and they are topic of research at the present time. Keywords: Ion channels, brownian dynamics, Gramicidin A, ionic transport. 1. Introducci´on Los canales i´onicos son poros macromoleculares que se insertan en la membrana celu- lar para permitir el paso de sustancias cargadas [1]. Dichos poros intervienen en tareas vitales para la c´ elula, como la producci´on energ´ etica, la estabilizaci´on osm´otica y el man- tenimiento de gradientes de concentraci´ on i´onica, entre otras [2]. Adem´as intervienen como sofisticados dispositivos altamente espec´ ıficos en la producci´on y transmisi´on de se˜ nales el´ ectricas en c´ elulas excitables [1, 3]. El estudio de los canales i´onicos es fun- damental para entender el funcionamiento del cerebro y el sistema nervioso, para la fabricaci´ on de medicamentos y para el dise˜ no de biosensores y otros dispositivos biotec- nol´ ogicos [2, 4]. En los ´ ultimos a˜ nos la din´amica molecular se ha usado con mucho ´ exito en la simu- laci´ on de canales i´onicos [2, 5, 6]. Sin embargo, este m´ etodo tiene la dificultad de que los tiempos m´aximos que puede simular son del orden de 10 a 100 ns [5, 6], en tanto que el tiempo en que ocurren los procesos de transporte a trav´ es de canales i´onicos est´a en es- calas superiores a los microsegundos [1]. Una alternativa para simular el transporte i´onico en esta escala es el m´ etodo de din´amica browniana, donde las mol´ eculas del solvente no se tienen en cuenta expl´ ıcitamente [7, 8]. 1639