Auxílio à pesquisa 14/21900-2 - Simulação de dinâmica molecular, Simulação por computador - BV FAPESP
Simulação computacional em bioquímica: estrutura eletrônica de agregados polinucle...
Simulacao computacional em bioquimica: estrutura eletronica de agregados polinucle...
Desenvolvimento e aplicação de simulação computacional e análise espectroscópica para o estudo de metaloenzimas e de proteínas flexíveis
Processo: 14/21900-2
Assunto(s): Simulação de dinâmica molecular Simulação por computador Estrutura eletrônica Metaloproteínas Bioenergia
A importância de simulação computacional nas áreas de química, bioquímica e biofísica molecular é crescente. O prêmio Nobel de Química concedido em 2013 pelo desenvolvimento de métodos híbridos de simulação molecular é um claro reconhecimento desta importância.A proposta de pesquisa apresentada aqui será realizada no laboratório de Bioquímica e Biofísica Computacionais recentemente instalado no Instituto de Química da USP (IQ-USP) e envolve cinco bolsistas que já trabalham no laboratório (1 pós-doc, 3 pós-graduandos e 1 iniciação científica), além de colaboradores no exterior. O projeto é focado no desenvolvimento e na aplicação de métodos inovadores em simulação molecular.Propomos estudar importantes biomoléculas envolvidas em processos energéticos e de reconhecimento molecular. As duas principais metaloproteínas estudadas serão a rubredoxina e a citocromo bc1 (ou complexo mitocondrial III). Investigaremos fenômenos eletrônicos associados aos seus grupos prostéticos, agregados de ferro-enxofre, por simulações moleculares com descrições de potencial híbrido de química quântica e mecânica molecular (QC/MM), assim como por aproximações propostas e implementadas por nós para o estudo de metaloproteínas. Também estudaremos a flexibilidade estrutural e a complexação com pequenos ligantes da fosfatase humana Cdc25B, que é um possível alvo para o desenvolvimento de inibidores antineoplásicos.No caso da rubredoxina, continuaremos a investigação do seu desenovelamento forçado, em comparação com experimentos de microscopia de força atômica (AFM). A dependência anisotrópica do desenovelamento e a ação de agentes químicos na estabilidade das ligações Fe--S da rubredoxina serão estudadas. Para a citocromo bc1, pretendemos elucidar detalhadamente o mecanismo molecular do ciclo Q, e as transferências de elétron e H+ acopladas envolvendo seu substrato ubiquinona, assim como o caminho para difusão e a estequiometria de complexação entre este substrato e os sítios de oxidorredução. Já para a Cdc25B, desenvolveremos procedimentos para incorporar dados experimentais, derivados de espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN), na modelagem computacional da sua estrutura e da sua complexação a inibidores. (AU)
New technique enhances understanding of metalloprotein reactions
Una nueva técnica ayuda a estudiar reacciones de metaloproteínas
TEIXEIRA, MURILO HOIAS; ARANTES, GUILHERME MENEGON. Balanced internal hydration discriminates substrate binding to respiratory complex I. BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA-BIOENERGETICS, v. 1860, n. 7, p. 541-548, JUL 1 2019. Citações Web of Science: 0.
NUNES-ALVES, ARIANE; ZUCKERMAN, DANIEL M.; ARANTES, GUILHERME MENEGON. Escape of a Small Molecule from Inside T4 Lysozyme by Multiple Pathways. BIOPHYSICAL JOURNAL, v. 114, n. 5, p. 1058-1066, MAR 13 2018. Citações Web of Science: 12.
NUNES-ALVES, ARIANE; ARANTES, GUILHERME MENEGON. Mechanical Unfolding of Macromolecules Coupled to Bond Dissociation. JOURNAL OF CHEMICAL THEORY AND COMPUTATION, v. 14, n. 1, p. 282-290, JAN 2018. Citações Web of Science: 5.
GALASSI, VANESA VIVIANA; ARANTES, GUILHERME MENEGON. Partition, orientation and mobility of ubiquinones in a lipid bilayer. BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA-BIOENERGETICS, v. 1847, n. 12, p. 1560-1573, DEC 2015. Citações Web of Science: 14.
ARANTES, GUILHERME MENEGON; FIELD, MARTIN J. Ferric-Thiolate Bond Dissociation Studied with Electronic Structure Calculations. Journal of Physical Chemistry A, v. 119, n. 39, p. 10084-10090, OCT 1 2015. Citações Web of Science: 2.
ZHENG, PENG; ARANTES, GUILHERME M.; FIELD, MARTIN J.; LI, HONGBIN. Force-induced chemical reactions on the metal centre in a single metalloprotein molecule. NATURE COMMUNICATIONS, v. 6, JUN 2015. Citações Web of Science: 15.