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

Processo: 20/04339-6
Linha de fomento: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

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.