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Utilizando a teoria quantum chemical Topology para a modelagem de campos de força para peptídeos através de densidades eletrônicas

Processo: 15/22247-3
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de agosto de 2016
Vigência (Término): 31 de julho de 2017
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Pesquisador responsável:Roy Edward Bruns
Beneficiário:Arnaldo Fernandes da Silva Filho
Supervisor no Exterior: Paul Popelier
Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Local de pesquisa : University of Manchester, Inglaterra  
Vinculado à bolsa:14/21241-9 - Inclusão de polarização na descrição de aminoácidos e peptídeos utilizando multipolos atômicos calculados a partir de densidades eletrônicas, BP.PD
Assunto(s):Modelagem molecular   Moléculas bioativas

Resumo

O estado em que campos de força se encontram na dinâmica molecular mudou muito pouco ao longo dos últimos 30 anos. A forma mais transferível de se descrever um átomo dentro de um sistema molecular é através da Quantum Chemical Topology (QCT). Na teoria QCT os átomos são fragmentos 3D, livres de parâmetros, com volumes finitos, resultantes da densidades eletrônicas. Átomos QCT têm fronteiras definidas, não se sobrepõem, e não deixam lacunas. Além disso, átomos de QCT têm uma energia bem definida de acordo com princípios mecânico-quânticos. Por conseguinte, um campo de força com base em QCT surge como uma alternativa atraente para fornecer energias atomísticas para simulações de dinâmica molecular. A teoria QCT é baseada em quatro pilares para resolver os problemas de campos de força comuns: transferibilidade, a teoria QTAIM, uso de expansão multipolar atômica e o uso de machine learning para modelar polarização. No centro deste campo de força moderno se encontram átomos transferíveis . Combinando o particionamento QCT com a expressão quântica universal de energia, temos 3 tipos de contribuições de energia primários: (i) energia intra-atômica, (ii) energia inter-atômica de troca e correlação e (iii) energia de Coulomb inter-atômica . Estas contribuições são fisicamente bem definidas. Além disso, a interação de Coulomb é categoricamente representada por momentos multipolares atômicos. Através da teoria QCT, pretendemos melhorar o estado-da-arte dos campos de força para melhor descrever as interações de peptídeos sob solvatação explícita. Vamos testar a importância da polarizabilidade e transferibilidade de carga em tais condições. Os peptidos serão estudados na presença de água e de íons, tal como os termos Coulomb obtidos através dos nossos multipolos QCT devem ser comparados com os parâmetros utilizados nos atuais campos de força.

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)
ALKORTA, IBON; SILVA, ARNALDO F.; POPELIER, PAUL L. A. An Interacting Quantum Atoms (IQA) and Relative Energy Gradient (REG) Study of the Halogen Bond with Explicit Analysis of Electron Correlation. Molecules, v. 25, n. 11 JUN 2020. Citações Web of Science: 0.
SILVA, ARNALDO F.; POPELIER, PAUL L. A. MP2-IQA: upscaling the analysis of topologically partitioned electron correlation. Journal of Molecular Modeling, v. 24, n. 8 AUG 2018. Citações Web of Science: 2.
VINCENT, MARK A.; SILVA, ARNALDO F.; MCDONAGH, JAMES L.; POPELIER, PAUL L. A. The effects of higher orders of perturbation theory on the correlation energy of atoms and bonds in molecules. International Journal of Quantum Chemistry, v. 118, n. 8 APR 15 2018. Citações Web of Science: 7.
MCDONAGH, JAMES L.; SILVA, ARNALDO F.; VINCENT, MARK A.; POPELIER, PAUL L. A. Machine Learning of Dynamic Electron Correlation Energies from Topological Atoms. JOURNAL OF CHEMICAL THEORY AND COMPUTATION, v. 14, n. 1, p. 216-224, JAN 2018. Citações Web of Science: 7.
SILVA, ARNALDO F.; VINCENT, MARK A.; MCDONAGH, JAMES L.; POPELIER, PAUL L. A. The Transferability of Topologically Partitioned Electron Correlation Energies in Water Clusters. ChemPhysChem, v. 18, n. 23, p. 3360-3368, DEC 6 2017. Citações Web of Science: 8.
MCDONAGH, JAMES L.; SILVA, ARNALDO F.; VINCENT, MARK A.; POPELIER, PAUL L. A. Quantifying Electron Correlation of the Chemical Bond. Journal of Physical Chemistry Letters, v. 8, n. 9, p. 1937-1942, MAY 4 2017. Citações Web of Science: 18.

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