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Uma abordagem de múltipla resolução para o polimorfismo de agregados lipopolissacarídicos induzido por metais

Processo:21/04283-3
Modalidade de apoio:Auxílio à Pesquisa - Regular
Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2021
Data de Término da vigência: 31 de julho de 2024
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
Pesquisador responsável:Thereza Amélia Soares da Silva
Beneficiário:Thereza Amélia Soares da Silva
Instituição Sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Município da Instituição Sede:São Paulo
Bolsa(s) vinculada(s):22/13855-3 - Uma Abordagem de Múltipla Resolução para o Polimorfismo de Agregados Lipopolissacarídicos Induzido por Cations, BP.TT
Assunto(s):Simulação de dinâmica molecular  Membranas bacterianas  Lipopolissacarídeos  Propriedades eletrônicas  Metais alcalinos  Metais alcalinos terrosos  Sistemas complexos  Teoria de campo médio  Simulação por computador  Simulação atomística 
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Atomistic and Coarse-Grain Models of Biological Membranes | Classical and QM | Computational Simulations of Chemically Complex Systems | Glycolipid Membranes | Hybrid Particle-Field Molecular Dynamics | MM Molecular Dynamics | Self-Consistent Field Theory | Computational Simulations of Bacterial Membranes

Resumo

Lipopolissacarídeos (LPS) são os principais constituintes da membrana externa de bactérias Gram-negativas onde atuam com uma barreira altamente eficiente à penetração de antibióticos e ação de sistema de defesa de células hospedeiras. Importantes propriedades físico-químicas (e.g. estabilidade, baixa permeabilidade, hidratação) são reguladas pela dinâmica de hidratação de metais coordenados aos grupos fosfatos pertencentes às diferentes moléculas de LPS. O presente projeto tem como objetivo estabelecer o papel de vários metais alcalinos e alcalinos-terrosos na estabilidade e transições estruturais de agregados de LPS via simulações computacionais em múltiplas escalas de resolução. Ao nível de mais alta resolução, métodos QM/MM serão utilizados para determinar propriedades eletrônicas críticas para uma descrição precisa da dinâmica de hidratação de cations imersos em membranas de LPS. Subsequentemente, estas propriedades serão aplicadas ao refinamento de parâmetros atômicos para cations em uma extensão de campo de força previamente desenvolvido para glicolipidios; os parâmetros atômicos refinados serão validados através de simulações atomísticas de agregados de LPS contendo diferentes mono e divalentes cations. Ao nível de mais baixa resolução, os ensembles estruturais obtidos de simulações atomísticas serão utilizadas como sistemas de referência para o desenvolvimento de uma representação coarse-grain de LPS e cations compatíveis com a aproximação do campo-partícula híbrido (hPF). A abordagem proposta possibilitará avaliar a exatidão de potenciais aditivos para ions usados em simulações clássicas, assim como desenvolver um modelo coarse-grain que permita a amostragem de escalas temporais e espaciais inacessíveis aos modelos atomísticos. Este projeto de pesquisa fornece o arcabouço computacional para a caracterização detalhada do mecanismo microscópico subjacente às transições estruturais induzidas por cations em agregados de LPS. É antecipado que os resultados deste projeto de pesquisa serão de relevância para o planejamento de novos antimicrobianos que possuem atividade biológica ao nível da parede celular de bactérias Gram-negativas. Este é um projeto multidisciplinar que será desenvolvido com o apoio de colaborações internacionais previamente estabelecidas. (AU)

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Publicações científicas (15)
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SANTOS, DENYS E. S.; COUTINHO, KALINE; SOARES, THEREZA A.. Surface Assessment via Grid Evaluation (SuAVE) for Every Surface Curvature and Cavity Shape. JOURNAL OF CHEMICAL INFORMATION AND MODELING, v. 62, n. 19, p. 12-pg., . (21/09016-3, 21/04283-3)
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PRATI, RONALDO C.; RODRIGUES, BRUNO S. M.; ARAGAO, IBERIS; SOARES, THEREZA A.; QUILES, MARCOS G.; DA SILVA, JUAREZ L. F.. The Impact of Interdisciplinary, Gender and Geographic Distributions on the Citation Patterns of the Journal of Chemical Information and Modeling. JOURNAL OF CHEMICAL INFORMATION AND MODELING, v. 64, n. 4, p. 5-pg., . (22/09285-7, 17/11631-2, 18/21401-7, 21/04283-3)
LIMA, DIANE C. A.; BOSSA, GUILHERME VOLPE; CIANCAGLINI, PIETRO; RAMOS, ANA P.; SOARES, THEREZA A.. The Effect of Ceramide Ratio on the Membrane Curvature of Mimetic Models of Matrix Vesicles. ACS PHYSICAL CHEMISTRY AU, v. N/A, p. 11-pg., . (19/08568-2, 21/04283-3, 21/12285-6, 22/07231-7, 23/03184-7)
VENDITE, ALEXSANDER C.; SOARES, THEREZA A. .; COUTINHO, KALINE. The Effect of Surface Composition on the Selective Capture of Atmospheric CO2 by ZIF Nanoparticles: The Case of ZIF-8. JOURNAL OF CHEMICAL INFORMATION AND MODELING, v. 62, n. 24, p. 14-pg., . (21/09016-3, 19/08465-9, 21/04283-3, 17/11631-2)
DOS SANTOS, VINICIUS FIRMINO; ALMEIDA, EDUARDO R.; SOUZA, LUCAS MIGUEL PEREIRA; PIMENTEL, ANDRE SILVA; RAMSTEDT, MADELEINE; SOARES, THEREZA A.. Coarse-Grained Parameters for Simulations of Methyl-Methacrylate-Based Polymer Brushes That Reproduce Experimental Swelling Coefficients. MACROMOLECULES, v. 58, n. 11, p. 13-pg., . (21/04283-3, 23/02556-8, 22/07231-7)
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SANTOS, DENYS E. S.; DE NICOLA, ANTONIO; DOS SANTOS, VINICIUS F.; MILANO, GIUSEPPE; SOARES, THEREZA A. A.. Exploring the Molecular Dynamics of a Lipid-A Vesicle at the Atom Level: Morphology and Permeation Mechanism. Journal of Physical Chemistry B, v. 127, n. 30, p. 9-pg., . (21/04283-3)
CARRER, MANUEL; NIELSEN, JOSEFINE EILSO; CEZAR, HENRIQUE MUSSELI; LUND, REIDAR; CASCELLA, MICHELE; SOARES, THEREZA A.. Accelerating Lipid Flip-Flop at Low Concentrations: A General Mechanism for Membrane Binding Peptides. Journal of Physical Chemistry Letters, v. 14, n. 31, p. 6-pg., . (21/04283-3)
MACIEL, LARISSA G.; FERRAZ, MATHEUS V. F.; OLIVEIRA, ANDREW A.; LINS, ROBERTO D.; DOS ANJOS, JANAINA V.; GUIDO, RAFAEL V. C.; SOARES, THEREZA A.. Inhibition of 3-Hydroxykynurenine Transaminase from Aedes aegypti and Anopheles gambiae: A Mosquito-Specific Target to Combat the Transmission of Arboviruses. ACS BIO & MED CHEM AU, v. 3, n. 2, p. 12-pg., . (20/12904-5, 21/04283-3, 15/07005-3, 13/07600-3)
PALERMO, GIULIA; SOARES, THEREZA A.. Editing DNA and RNA through Computations. JOURNAL OF CHEMICAL INFORMATION AND MODELING, v. 63, n. 24, p. 2-pg., . (21/04283-3)
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