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Busca de Rodopsinas fluorescentes com química quântica multiconfiguracional baseada em modelos QM/MM

Processo: 13/11634-0
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de outubro de 2013
Vigência (Término): 30 de setembro de 2014
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Pesquisador responsável:Sylvio Roberto Accioly Canuto
Beneficiário:Yoelvis Orozco González
Supervisor no Exterior: Massimo Olivucci
Instituição-sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Local de pesquisa : Bowling Green State University (BGSU), Estados Unidos  
Vinculado à bolsa:12/15161-7 - Efeito do solvente na dinâmica de estados eletrônicos excitados e nos mecanismos de decaimento não radiativo, BP.PD
Assunto(s):Rodopsina   Estados eletrônicos

Resumo

As proteínas fluorescentes têm sido muito usadas na última década em inúmeras aplicações como sondas codificadas geneticamente em células vivas, atuando como indicadores fluorescentes para rastrear e quantificar parâmetros bioquímicos e biofísicos específicos no complexo ambiente celular. Estas técnicas estão se mostrando extremamente úteis, proporcionando novas visões sobre os mecanismos de processos celulares. Embora a proteína fluorescente verde (GFP) e suas variantes sejam atualmente as mais utilizadas como sondas codificadas, alguns trabalhos teóricos recentes indicam que pode ser possível a utilização de derivados da família da rodopsina como proteínas fluorescentes. De fato, alguns resultados preliminares e bastante promissores têm mostrado a Anabaena Rodopsina Sensorial (ASR) como um sistema fotocromático, capaz de se intercambiar entre diferentes estados eletrônicos excitados em função do comprimento de onda da irradiação, tornando-se assim um bom candidato para o desenho de comutadores celulares geneticamente codificados sensíveis à luz. Portanto, neste projeto pretendemos desenhar computacionalmente novos mutantes da ASR, capazes de se isomerizar mais rapidamente, a fim de melhorar suas propriedades como comutadores celulares. Também, trabalhando na direção oposta, vamos tentar introduzir mutações na proteína que reduzam ou mesmo possam parar a isomerização do cromóforo, ajudando assim na concepção de novas sondas fluorescentes codificadas geneticamente. Para atingir esses objetivos, vamos estudar as mudanças nas superfícies de energia potencial dos estados eletrônicos excitados do cromóforo produto das mutações químicas na proteína em torno dele. O modelo híbrido Quantum Mechanical/Molecular Mechanical para a ASR é muito favorável e será usado para esta tarefa. (AU)

Publicações científicas
(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)
OROZCO-GONZALEZ, YOELVIS; MANATHUNGA, MADUSHANKA; MARIN, MARIA DEL CARMEN; AGATHANGELOU, DAMIANOS; JUNG, KWANG-HWAN; MELACCIO, FEDERICO; FERRE, NICOLAS; HAACKE, STEFAN; COUTINHO, KALINE; CANUTO, SYLVIO; OLIVUCCI, MASSIMO. An Average Solvent Electrostatic Configuration Protocol for QM/MM Free Energy Optimization: Implementation and Application to Rhodopsin Systems. JOURNAL OF CHEMICAL THEORY AND COMPUTATION, v. 13, n. 12, p. 6391-6404, DEC 2017. Citações Web of Science: 8.

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