Influência do estado redox e pH na estrutura molecular e eletrônica de proteínas de interesse em bioeletroquímica

• Processo: 20/04339-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Vigência (Início): 01 de setembro de 2020
• Vigência (Término): 31 de agosto de 2021
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Biofísica - Biofísica Molecular
• Pesquisador responsável: Gustavo Troiano Feliciano
• Beneficiário: Vitor Hugo Rangel Lazaroti
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Araraquara. Araraquara , SP, Brasil
• Assunto(s): Bioengenharia Mecânica quântica Bioquímica Eletroquímica Estrutura molecular Processos biológicos Teoria do funcional da densidade
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: constant pH | metaloprotein | Mm | molecular dynamics | Qm | redox | bioquímica teórica

Resumo

A bioeletroquímica é uma área que estuda reações e fenômenos eletroquímicos em moléculas orgânicas, como as proteínas. Entre várias utilidades, essa área se destaca por possuir relações estreitas com a medicina, a engenharia biomédica e com a compreensão da cinética enzimática. Nesse contexto, existem metaloproteínas que atuam realizando reações de transferência eletrônica, que são reações essenciais para processos biológicos como a fotossíntese e a respiração celular. Dentre essas proteínas, esse projeto tem como alvo a Azurina e, como perspectiva, alguns tipos de citocromos. Os alvos serão simulados livremente e imobilizados em suportes inorgânicos que possam atuar como eletrodos (como ouro ou grafeno), imersos em ambientes com pH não neutro e com potencial redox aplicado. As simulações utilizarão vários métodos. O mais importante deles, em questão, é o recente método C(pH,E)MD (do inglês Constant pH and redox potential molecular dynamics), que surge como um híbrido entre a dinâmica molecular e os métodos de Monte Carlo para conseguir simular todos os estados e conformações de alvos que são reativos ao pH e ao potencial redox (como é o caso das metaloproteínas). Tal método foi desenvolvido para um campo de forças AMBER. Além desse método principal, medidas de interesse para o estudo completo poderão ser obtidas com simulações utilizando métodos de Mecânica Molecular, Mecânica Quântica, QM/MM e com a Teoria do Funcional da Densidade. Os objetivos imediatos desse projeto são: estudar o comportamento e a atividade catalítica da azurina em diferentes meios com pH e potencial redox aplicados (livre e imobilizada em eletrodo), atestar a aplicabilidade do método C(pH,E)MD nas simulações e, como perspectiva, buscar enzimas artificiais que possam ter atividade catalítica similar à da Azurina em certas faixas de pH e potencial.

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)

SANTO, ANDERSON A. E.; LAZAROTI, VITOR HUGO R.; FELICIANO, GUSTAVO T.. Multidimensional redox potential/pK(a) coupling in multicopper oxidases from molecular dynamics: implications for the proton transfer mechanism. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 23, n. 48, NOV 2021. (17/13401-4, 20/04339-6)