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

(7)

(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)

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. (14/21900-2, 16/24096-5)

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. (16/24096-5, 18/08311-9)

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. (16/24096-5, 18/08311-9, 16/22365-9, 12/00543-1, 18/25952-8)

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. (15/19912-5, 16/24096-5, 14/17008-7, 14/21900-2)

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. (16/24096-5, 14/17008-7, 14/21900-2)

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. (16/24096-5)

CURTOLO, FELIPE; ARANTES, GUILHERME M.. Mechanisms for Flavin-Mediated Oxidation: Hydride or Hydrogen-Atom Transfer?. JOURNAL OF CHEMICAL INFORMATION AND MODELING, v. 60, n. 12, p. 6282-6287, DEC 28 2020. (16/23525-0, 16/24096-5, 17/26109-0, 19/21856-7)