Simulações computacionais de citocromo bc1 e de Cdc25B fosfatase com validação espectroscópica

Resumo

A relevância de simulação computacional em bioquímica e biofísica molecular está aumentando. Consequentemente, a proposta descrita aqui é parte de uma projeto de pesquisa regular já financiado pela FAPESP para consolidar um laboratório de Bioquímica e Biofísica Computacionais recentemente instalado no Instituto de Química da Universidade de São Paulo (IQ-USP).Aqui nós aproveitaremos a experiência previamente adquirida pela proponente durante seu doutorado com simulações computacionais e métodos espectroscópicos de proteínas de membrana para desenvolver duas linhas de pesquisa que fazem parte do projeto mencionado acima.Na primeira linha, nós propomos estudar a metaloproteína citocromo bc1, essencial para processos de fotossíntese e de respiração celular, e os fenômenos eletrônicos associados com um dos seus grupos prostéticos, o agregado de ferro-enxofre [2Fe-2S] do tipo Rieske. Nós empregaremos primeiro computações de mecânica molecular para construir um modelo realístico da citocromo bc1 embebida em membranas lipídicas e para testar a difusão do seu substrato natural, a ubiquinona. Então, simularemos o passo limitante de velocidade do ciclo-Q catalisado com um potencial híbrido de química quântica e mecânica molecular (QC/MM). Estes estudos explicarão detalhadamente o mecanismo catalisado pela citocromo bc1.Na segunda linha, nós propomos investigar o papel da flexibilidade proteica intrínseca no reconhecimento molecular. Em particular, a fosfatase Cdc25B será estudada. Esta proteína possuí um C-terminal parcialmente desenovelado. A Cdc25B também é um alvo para o desenho de drogas anti-neoplasícas. Uma combinação de vários dados espectroscópicos incluindo dicroísmo circular, infravermelho, fluorescência e espalhamento de raios-X será adquirida. Estes dados serão comparados para validar e guiar simulações computacionais já em desenvolvimento em nosso laboratório para descrever quantitativamente os estados conformacionais da Cdc25B e seus processos de reconhecimento molecular.Embora relacionadas a assuntos diferentes, as duas linhas de pesquisa propostas estão ligadas pelo nosso contínuo desenvolvimento de novas metodologias de simulação computacional e o uso complementar de medidas experimentais quantitativas para teste e calibração.