Simulação computacional de sistemas químicos complexos

Resumo

Métodos de simulação computacional em mecânica estatística, utilizando campos de força e cálculos híbridos QM/MM, serão utilizados para estudar sistemas químicos contendo moléculas biológicas (carboidratos e proteínas) em solução. Este projeto visa: a) obter dados sobre a degradação enzimática da celulose em fragmentos ou resíduos de glicose, utilizando enzimas celulases, encontradas em fungos e bactérias. Propor possíveis modificações na estrutura da enzima celulase E4 pertencente à família 9 e obtida a partir da bactéria termofílica Thermomonospora fusca, visando otimização de desempenho e adaptabilidade. O interesse na fragmentação é produzir resíduos que possam ser fermentados posteriormente para a produção de álcool, aumentando a produtividade da biomassa utilizada; b) Compreender a interação entre íons Cr e quitosana em escala molecular, contribuindo para elucidar processos físico-químicos e biológicos do comportamento deste sistema em ambiente aquático. A combinação de simulações de dinâmica molecular com a eletrostática não-linear de Poisson-Boltzmann será usada para caracterizar os rearranjos da quitina e de seus derivados sob várias condições físico-químicas ambientalmente realísticas. O entendimento destes processos físico-químicos ao nível atomístico é importante para o planejamento de membranas eficazes para a sorção destes íons em águas contaminadas; c) Aprimorar o programa de Monte Carlo, Diadorim, desenvolvido neste Laboratório para estudar líquidos moleculares. Entre os aprimoramentos, destacamos a introdução de uma interface para cálculos de QM/MM e a generalização do programa para modelar sistemas físico-químicos contendo um número arbitrário de componentes distintos. Aplicações em líquidos moleculares serão realizadas para testar o programa obtido. (AU)