Estudo Teórico Das Ligações De Hidrogênio no Sítio Catalítico da Enzima Ecdisona via cálculos QM/MM e Campo de Força Clássico

Authors

  • Daniel Augusto Barra de Oliveira Universidade Federal do Tocantins

DOI:

https://doi.org/10.20873/uft.2359-3652.2017v4n1p130

Abstract

O metabólito 20-hidroxiequidisona é responsável por iniciar mudanças nos exoesqueletos de insetos. Esta molécula é também associada com suplementação alimentar e pode ser usada como indutora em pesquisas com transgênicos. Por isso o entendimento do processo bioquímico associado com a interação enzima/molécula é essencial para entender os fenômenos biológicos nos quais a 20-hidroxiequidisona está envolvida. Por essa razão a modelagem molecular é muito importante para o entender quais interações ou ligações são mais importantes para descrever o ancoramento molecular da enzima/molécula. Neste trabalho foram realizados cálculos de otimização de geometria usando a mecânica molecular para a proteína inteira e mecânica molecular/quântica (QM/MM) baseado na aproximação ONIOM. Os resultados destes cálculos foram comparados com os dados experimentais de ligação de hidrogênio provenientes da técnica de difração de raio x. Os cálculos mostram que a combinação ONIOM (B3LYP/UFF) possui maior acurácia que aqueles provenientes unicamente do campo de força Charm para a descrição de ligações de hidrogênio no sítio catalítico.

Author Biography

Daniel Augusto Barra de Oliveira, Universidade Federal do Tocantins

Possui graduação em QUÍMICA pela Universidade de Brasília (2006), com atuação na área de dinâmica molecular de sistemas biológicos bem como utilização do algoritmo GSA para busca de mínimos globais na superfície de potencial energético. Mestrado em química na área de modelagem molecular de inbidores de transdução sinais, com enfoque no desenvolvimento de fármacos inibidores de metástase em nível biológico a partir de técnicas de química computacional. ( mecânica molecular, cálculos ab-initio, cálculos quânticos semi-empíricos, dinâmica molecular aplicada a docking manual fármaco/receptor). Doutorado em química pela Universidade de Brasília com atuação na área de cálculos QM/MM ( Mecânica Quântica/Mecânica Molecular) para inibidores do câncer a nível bioquímico com enfoque no mecanismo de transdução de sinais. Atuação no desenvolvimento de novos inseticidas inibidores do crescimento de insetos, com enfoque em dengue através de estudos de interação entre a molécula azadiractina e proteína ecdisona via cálculos de estrutura eletrônica e docking molecular. Coordenador do curso de licenciatura em química da Universidade Federal do Tocantins

References

BILLAS, I.M.; IWEMA, T.;GARNIER, J.M.; MITSCHLER, A.; ROCHEL, N.; MORAS, D. Structural adaptability in the ligand-binding pocket of the ecdysone hormone receptor. Nature 2003, 426, 91.

CLAYTON, G. M.; PEAK-CHEW, S. Y.; EVANS, R. M.; SCHWABE, J. W. The structure of the ultraspiracle ligand-binding domain reveals a nuclear receptor locked in an inactive conformation. Proceedings of the National Academy of Sciences 2001, 98 (4), 1549.

RIDDIFORD, L.M.; CHERBAS, P.; TRUMAN, J.W. Ecdysone receptors and their biological actions. vitam. HORM. Vitamins & Hormones 2000, 60: 1.

LAFONT, R.; DINAN, L. Practical uses for ecdysteroids in mammals including humans: An update. Journal of Insect Science 2003, 3, 7.

SAEZ, E.; NELSON M.C. ESHELMAN, B.; BANAYO, E.; KODER, A.; CHO, G.J.; EVANS, R,M. Identification of ligands and coligands for the ecdysone-regulated gene switch. Proceedings of the National Academy of Science. 2000, 97 (26), 14512.

GRAHAM, L. D. Ecdysone-controlled expression of transgenes. Expert Opinion on Biological Therapy 2002, 2 (5), 525.

TRENIN, D. S.; VOLODIN, V.V.20-Hydroxyecdysone as a human lymphocyte and neutrophil modulator: In vitro evaluation. Archives of Insect Biochemistry and Physiology 1999, 41(3), 153.

CARMICHAEL, J.A.; LAWRENCE, M.C.; GRAHAM, L.D.; PILLING, P.A.; EPA, V.C.; NOYCE, L.; LOVRECZ, G.; WINKLER, D.A.; PAWLAK-SKRZECZ, A.; EATON, R.E.; HANNAN, G.N.; HILL, R.J. THE X-RAY Structure of a hemipteran ecdysone receptor ligand-binding domain: comparison with a lepidopteran ecdysone receptor ligand-binding domain and implications for insecticide design. Journal of Biological Chemistry 2005, 280 (23), 22258.
DAPPRICH, S.; KOMÁROMI, I.; BYUN, K. S.; MOROKUMA, K.; FRISCH, M. J. A NEW ONIOM IMPLEMENTATION IN GAUSSIAN 98. 1. The calculation of energies, gradients and vibrational frequencies and electric field derivatives. Journal of Molecular Strucuture. (THEOCHEM), 1999, 462, 1.

FRISCH, M. J.; TRUCKS, G. W.; SCHLEGEL, H. B.; SCUSERIA, G. E.; ROBB, M. A.; CHEESEMAN, J. R.; SCALMANI, G.; BARONE, V.; MENNUCCI, B.; PETERSSON, G. A.; NAKATSUJI, H.; CARICATO, M.; LI, X.; HRATCHIAN, H. P.; IZMAYLOV, A. F.; BLOINO, J.; ZHENG, G.; SONNENBERG, J. L.; HADA, M.; EHARA, M.; TOYOTA, K.; FUKUDA, R.; HASEGAWA, J.; ISHIDA, M.; NAKAJIMA, T.; HONDA, Y.; KITAO, O.; NAKAI, H.; VREVEN, T.; MONTGOMERY, J. A., JR.; PERALTA, J. E.; OGLIARO, F.; BEARPARK, M.; HEYD, J. J.; BROTHERS, E.; KUDIN, K. N.; STAROVEROV, V. N.; KOBAYASHI, R.; NORMAND, J.; RAGHAVACHARI, K.; RENDELL, A.; BURANT, J. C.; IYENGAR, S. S.; TOMASI, J.; COSSI, M.; REGA, N.; MILLAM, J. M.; KLENE, M.; KNOX, J. E.; CROSS, J. B.; BAKKEN, V.; ADAMO, C.; JARAMILLO, J.; GOMPERTS, R.; STRATMANN, R. E.; YAZYEV, O.; AUSTIN, A. J.; CAMMI, R.; POMELLI, C.; OCHTERSKI, J. W.; MARTIN, R. L.; MOROKUMA, K.; ZAKRZEWSKI, V. G.; VOTH, G. A.; SALVADOR, P.; DANNENBERG, J. J.; DAPPRICH, S.; DANIEL S, A. D.; FARKAS, Ö.; FORESMAN, J. B.; ORTIZ, J. V.; CIOSLOWSKI, J.; FOX, D. J. GAUSSIAN, INC., WALLINGFORD CT, 2009.

STEPHENS, P. J.; DEVLIN, F. J.; CHABLOWSKI, C. F.; FRISCH, M. Journal of Physical Chemistry. 1994, 98, 11623.

STEWART, J. J. P. Optimization of parameters for semiempirical methods. V. modification of nddo approximations and application to 70 elements. Journal of Molecular Modelling. 2007, 13, 1173.

RAPPE, A. K.;CASEWIT, C. J.; COLWELL, K. S.; GODDARDIII, W. A.; SKIFF,W. M. UFF, a full periodic table force field for molecular mechanics and molecular dynamics simulations. Journal of American Chemical Society. 1992, 114, 10024.

BROOKS, B. R.; BRUCCOLERI, R. E.; OLAFSON, B. D.; STATES, D. J.; SWAMINATHAN, S.; KARPLUS, M. CHARMM: a program for macromolecular energy, minimization, and dynamics calculations. Journal of Computational Chemistry CHEM.1983, 4 (2), 187.

HYPERCHEM(TM) PROFESSIONAL 7.51, HYPERCUBE, INC., 1115 NW 4TH STREET, GAINESVILLE, FLORIDA 32601, USA.
SAOWANEE KUMPUN, ANNICK MARIA, SOPHIE CROUZET, NATHALIE EVRARD-TODESCHI, JEAN-PIERRE GIRAULT,, RENÉ LAFONT. Ecdysteroids from Chenopodium quinoa Willd an ancient Andean crop of high nutritional value. Food Chemistry. 2011, 125, 1226.
STORER, T. I. ; USINGER, R. L. ; STEBBINS, R. C. ; NYBAKKEN, J. W. – Zoologia Geral, 6 ª edição – Companhia Editora Nacional, 2003.

Downloads

Published

2017-03-23

How to Cite

Barra de Oliveira, D. A. (2017). Estudo Teórico Das Ligações De Hidrogênio no Sítio Catalítico da Enzima Ecdisona via cálculos QM/MM e Campo de Força Clássico. DESAFIOS - Revista Interdisciplinar Da Universidade Federal Do Tocantins, 4(1), 130–134. https://doi.org/10.20873/uft.2359-3652.2017v4n1p130

Issue

Vol. 4 No. 1 (2017)

Section

Artigos

License

Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:

1. Autores mantém os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Creative Commons Attribution License (CC BY-NC 4.0), permitindo o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria do trabalho e publicação inicial nesta revista.

2. Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex.: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.

3. Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (ex.: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto posterior ao processo editorial.

4. Além disso, o AUTOR é informado e consente com a revista que, portanto, seu artigo pode ser incorporado pela DESAFIOS em bases e sistemas de informação científica existentes (indexadores e bancos de dados atuais) ou a existir no futuro (indexadores e bancos de dados futuros), nas condições definidas por este último em todos os momentos, que envolverá, pelo menos, a possibilidade de que os titulares desses bancos de dados possam executar as seguintes ações sobre o artigo:

a. Reproduzir, transmitir e distribuir o artigo, no todo ou em parte sob qualquer forma ou meio de transmissão eletrônica existente ou desenvolvida no futuro, incluindo a transmissão eletrônica para fins de pesquisa, visualização e impressão;

b. Reproduzir e distribuir, no todo ou em parte, o artigo na impressão.

c. Capacidade de traduzir certas partes do artigo.

d. Extrair figuras, tabelas, ilustrações e outros objetos gráficos e capturar metadados,  legendas e artigo relacionado para fins de pesquisa, visualização e impressão.

e. Transmissão, distribuição e reprodução por agentes ou autorizada pelos proprietários de distribuidoras de bases de dados.

f.  A preparação de citações bibliográficas, sumários e índices e referências de captura relacionados de partes selecionadas do artigo.

g. Digitalizar e / ou armazenar imagens e texto de artigo eletrônico.