Qui som
De la dinàmica quàntica a la biomedicina molecular
La història de MolBioMed és la d’un grup de química teòrica que ha anat apropant les seves eines a la biologia i, finalment, a la medicina. Va néixer a la Unitat de Química Física de la UAB al voltant del Dr. José M. Lluch i, durant més de quatre dècades, ha passat d’estudiar com es mouen els nuclis en una reacció química a simular proteïnes i dissenyar molècules capaces de controlar la inflamació i el càncer.
1979–1989
Els inicis
Els primers anys el grup treballa en química quàntica aplicada a la reactivitat orgànica: es calculen superfícies d’energia potencial i estructures d’estats de transició per entendre, pas a pas, com transcorren les reaccions. És una química teòrica estàtica, centrada en l’estructura electrònica de molècules petites.
José M. Lluch es doctora a la UAB el 1981 i l’any següent hi entra com a professor. Des d’aleshores, la Unitat de Química Física és la casa del grup.
1990–1999
Dinàmica quàntica i efecte túnel
Amb la càtedra de Lluch, el 1990, el grup fa un pas més enllà de l’estructura electrònica i es converteix en un grup de dinàmica química. L’interès passa a ser com es mouen els nuclis durant una reacció i amb quina rapidesa passa, utilitzant la teoria variacional de l’estat de transició i mètodes per incorporar-hi els efectes quàntics nuclears, com l’efecte túnel o l’energia de punt zero.
Els sistemes d’estudi són processos on aquests efectes són decisius: la transferència de protó i d’hidrogen, les reaccions en fase gas i els complexos de dihidrogen de metalls de transició. Cap a final de dècada apareixen els primers càlculs QM/MM, que permeten tractar una zona reactiva amb mecànica quàntica dins d’un entorn molt més gran descrit amb mecànica molecular.
2000–2009
De la molècula a l’enzim
L’eina QM/MM obre la porta a la biologia. Els mètodes de cinètica i efectes quàntics desenvolupats per a molècules petites s’apliquen ara a reaccions que tenen lloc dins d’enzims, amb milers d’àtoms al voltant. El grup estudia com els enzims acceleren les reaccions, el paper del túnel quàntic en la transferència d’hidrogen enzimàtica i l’origen dels efectes isotòpics.
En paral·lel s’hi incorpora la fotoquímica computacional: estats excitats, transferència de protó fotoinduïda i el comportament de cromòfors dins de proteïnes, com el de la proteïna verda fluorescent. La lipoxigenasa es converteix en el primer enzim de referència del grup.
2010–2019
Simulació biomolecular
La simulació biomolecular passa al centre. A la combinació QM/MM s’hi afegeixen la dinàmica molecular clàssica, el càlcul d’energies lliures i el docking, de manera que ja no s’estudia només el pas químic sinó també com s’uneixen els substrats, com es mouen les proteïnes i com la seva estructura determina quin producte es forma.
La recerca s’orienta a l’enginyeria d’enzims, al disseny racional de mutants i a la fotoregulació: molècules bioactives que es poden activar o desactivar amb llum gràcies a fotointerruptors. Els enzims de la cascada inflamatòria, com les lipoxigenases i les ciclooxigenases, esdevenen el fil conductor.
2020–avui
Biomedicina molecular
Avui la química computacional del grup té un objectiu clarament biomèdic: dissenyar fàrmacs i fotofàrmacs contra la inflamació i el càncer. Es combinen simulacions QM/MM, dinàmica molecular, càlculs d’energia lliure i fotoquímica teòrica per proposar inhibidors selectius, molècules fotoactivables i sondes fluorescents, i per entendre com els mediadors lipídics resolen la inflamació.
José M. Lluch, catedràtic emèrit des del 2025, continua plenament implicat en aquesta etapa biomèdica, que el grup impulsa conjuntament amb la Dra. Àngels González Lafont i el Dr. Miquel Moreno i amb una nova generació d’investigadors predoctorals. El recorregut tanca el cercle: les eines de dinàmica quàntica que van fer néixer el grup serveixen ara per dissenyar fàrmacs que s’encenen i s’apaguen amb llum.