Busca de Rodopsinas fluorescentes com química quântica multiconfiguracional baseada em modelos QM/MM

Resumo

As proteínas fluorescentes têm sido muito usadas na última década em inúmeras aplicações como sondas codificadas geneticamente em células vivas, atuando como indicadores fluorescentes para rastrear e quantificar parâmetros bioquímicos e biofísicos específicos no complexo ambiente celular. Estas técnicas estão se mostrando extremamente úteis, proporcionando novas visões sobre os mecanismos de processos celulares. Embora a proteína fluorescente verde (GFP) e suas variantes sejam atualmente as mais utilizadas como sondas codificadas, alguns trabalhos teóricos recentes indicam que pode ser possível a utilização de derivados da família da rodopsina como proteínas fluorescentes. De fato, alguns resultados preliminares e bastante promissores têm mostrado a Anabaena Rodopsina Sensorial (ASR) como um sistema fotocromático, capaz de se intercambiar entre diferentes estados eletrônicos excitados em função do comprimento de onda da irradiação, tornando-se assim um bom candidato para o desenho de comutadores celulares geneticamente codificados sensíveis à luz. Portanto, neste projeto pretendemos desenhar computacionalmente novos mutantes da ASR, capazes de se isomerizar mais rapidamente, a fim de melhorar suas propriedades como comutadores celulares. Também, trabalhando na direção oposta, vamos tentar introduzir mutações na proteína que reduzam ou mesmo possam parar a isomerização do cromóforo, ajudando assim na concepção de novas sondas fluorescentes codificadas geneticamente. Para atingir esses objetivos, vamos estudar as mudanças nas superfícies de energia potencial dos estados eletrônicos excitados do cromóforo produto das mutações químicas na proteína em torno dele. O modelo híbrido Quantum Mechanical/Molecular Mechanical para a ASR é muito favorável e será usado para esta tarefa. (AU)