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Simulação computacional de metaloenzimas e de proteínas flexíveis

Processo: 16/24096-5
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de maio de 2017 - 30 de abril de 2019
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
Pesquisador responsável:Guilherme Menegon Arantes
Beneficiário:Guilherme Menegon Arantes
Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Auxílios(s) vinculado(s):18/08311-9 - Bioquímica inorgânica computacional & computação de alta-performance, AP.R SPRINT
Assunto(s):Simulação de dinâmica molecular  Química quântica  Bioenergia 

Resumo

Simulação computacional tem presença e importância crescentes na pesquisa em química, bioquímica e biofísica molecular. Um claro reconhecimento desta área de pesquisa foi o prêmio Nobel de Química concedido em 2013 pelo desenvolvimento de métodos híbridos de simulação molecular.A proposta de pesquisa apresentada aqui será realizada no laboratório de Bioquímica e Biofísica Computacionais instalado no Instituto de Química da USP (IQ-USP) e será conduzida por pelo menos quatro pós-graduandos bolsistas já membros do laboratório, além do pesquisador principal e de colaboradores no exterior. Neste projeto propomos continuar nossos recentes desenvolvimentos e aplicações de métodos inovadores em simulação molecular para estudar proteínas envolvidas em processos bioenergéticos e de reconhecimento molecular.Investigaremos os mecanismos de reação das metaloenzimas contendo clusters de ferro-enxofre encontradas na cadeia de transporte de elétrons mitocondrial e em bactérias. As reações de oxidorredução dos substratos, ubiquinona e dos clusters de ferro-enxofre nos complexos I, II e III serão simuladas com detalhamento atomístico e descrição por potencial híbrido de química quântica e mecânica molecular (QC/MM). Aproximações propostas e implementadas por nosso grupo para o estudo de metaloproteínas serão utilizadas. Propomos também continuar a investigação do desenovelamento forçado da rubredoxina, uma simples proteína de ferro-enxofre, em comparação com experimentos de microscopia de força atômica (AFM) para melhor compreender suas propriedades mecânicas e a estabilidade das ligações Fe--S.Também prosseguiremos na caracterização da flexibilidade estrutural e da complexação com pequenos ligantes da fosfatase humana Cdc25B, que é um possível alvo para o desenvolvimento de inibidores antineoplásicos. Aqui combinaremos simulação molecular com experimentos de espectroscopia para identificar estados transientes da região C-terminal flexível e seu papel na complexação com ligantes. (AU)

Publicações científicas (6)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
REIS, ANDRE A. O.; SAYEGH, RAPHAEL S. R.; MARANA, SANDRO R.; ARANTES, GUILHERME M. Combining Free Energy Simulations and NMR Chemical-Shift Perturbation To Identify Transient Cation-pi Contacts in Proteins. JOURNAL OF CHEMICAL INFORMATION AND MODELING, v. 60, n. 2, p. 890-897, FEB 2020. Citações Web of Science: 1.
TEIXEIRA, MURILO H.; CURTOLO, FELIPE; CAMILO, SOFIA R. G.; FIELD, MARTIN J.; ZHENG, PENG; LI, HONGBIN; ARANTES, GUILHERME M. Modeling the Hydrolysis of Iron-Sulfur Clusters. JOURNAL OF CHEMICAL INFORMATION AND MODELING, v. 60, n. 2, p. 653-660, FEB 2020. Citações Web of Science: 1.
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.
TEIXEIRA, MURILO HOIAS; ARANTES, GUILHERME MENEGON. Effects of lipid composition on membrane distribution and permeability of natural quinones. RSC ADVANCES, v. 9, n. 29, p. 16892-16899, MAY 28 2019. Citações Web of Science: 2.
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.

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