Desenvolvimento de ferramenta para a construção automática de modelos de membranas biológicas mistas destinadas a simulações de dinâmica molecular

• Processo: 12/09598-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2012
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2013
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física
• Pesquisador responsável: Alexandre Suman de Araujo
• Beneficiário: Ingrid Bernardes Santana Martins
• Instituição Sede: Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas (IBILCE). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de São José do Rio Preto. São José do Rio Preto , SP, Brasil
• Assunto(s): Simulação por computador Simulação de dinâmica molecular Membranas (biologia) Ciclodextrinas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Ferramenta Computacional | Modelos de Membranas Mistas | simulações de dinâmica molecular | Biofísica Computacional

Resumo

A utilização de simulações computacionais como ferramenta no estudo dos mais variados sistemas é hoje uma realidade. A análise conjunta de resultados oriundos de experimentos reais e virtuais permite um entendimento muito mais geral dos fenômenos envolvidos, acarretando numa caracterização mais completa dos sistemas em estudo. A aplicação de simulações no estudo de sistemas moleculares traz a possibilidade de se observar o comportamento, organização e interação entre os componentes em nível atômico e obter propriedades importantes utilizando técnicas específicas, fazendo desses cálculos ferramentas úteis para estudos em físico-química. Dentre as inúmeras técnicas de simulação computacional existentes, a Dinâmica Molecular (DM) é uma das mais difundidas atualmente, pois fornece resultados extremamente satisfatórios e confiáveis. A incidência de doenças alérgicas como asma, rinite, dermatite atópica e alergia alimentar vem aumentando drasticamente nas últimas décadas, principalmente na população pediátrica. Os métodos tradicionais de prevenção ou tratamento de tais doenças são, na maioria das vezes, ineficientes ou impõem ao indivíduo uma baixa qualidade de vida. As drogas ministradas atualmente apresentam ação antialérgica ineficiente ou provocam efeitos colaterais indesejáveis, o que traz a necessidade de se desenvolver novas drogas destinadas a esse tipo de tratamento. Fármacos desenvolvidos a partir de compostos provenientes de fontes naturais representam uma grande parte dos medicamentos disponíveis no mercado, o que estimula a busca por novas moléculas nessas fontes. Dentre os compostos naturais com comprovada ação antialérgica podemos destacar os flavonóides. Entretanto, essas substâncias apresentam baixa solubilidade e são sensíveis à foto-oxidação ou fotodegradação, o que diminui sua biodisponibilidade. Um aumento considerável na biodisponibilidade dessas drogas é conseguido através da formação de complexos de inclusão das mesmas com uma classe de moléculas carreadoras chamadas ciclodextrinas. As ciclodextrinas são oligossacarídeos cíclicos formados por 6 (±-ciclodextrina), 7 (²-ciclodextrina) ou 8 (³-ciclodextrina) unidades de glucopiranose unidas por ligações glicosídicas ±-(1,4). Devido ao volume de sua cavidade hidrofóbica, a ²-ciclodextrina é a mais indicada para o transporte de fármacos. Apesar de serem utilizados comercialmente em mais de 30 medicamentos em todo o mundo, a forma como os complexos de inclusão aumentam a biodisponibilidade de fármacos ainda não está totalmente esclarecida. Existem algumas hipóteses baseadas em observações experimentais indiretas, entretanto, o processo está longe de ser completamente entendido. Uma possibilidade de se entender melhor o processo de entrega do fármaco à célula pela ciclodextrina é realizar simulações de Dinâmica Molecular de sistemas compostos por complexos de inclusão ciclodextrina/fármaco e modelos de membrana biológica. A construção desse tipo de sistema é especialmente trabalhosa com relação à montagem da membrana. Assim, o desenvolvimento de ferramentas que automatizem essa tarefa seria de grande utilidade. O presente projeto propõe o desenvolvimento de uma ferramenta computacional para a construção automatizada de membranas mistas formadas por fosfolipídios (POPC, POPE, DPPC, etc) e colesterol em diferentes proporções, sua subsequente equilibração/termalização em solução de água por simulações de Dinâmica Molecular e a disponibilização dos resultados (arquivos de coordenadas) no site do grupo para livre acesso da comunidade científica.