Simulação computacional das interações entre o herbicida Glifosato e a enzima 5-Enolpiruvil-Shikimato-3-Fosfato Sintase (EPSPs) no desenvolvimento de um nanobiossensor

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Ferreira Júnior, Moacir Fernandes
• Orientador(a): Franca, Eduardo de Faria
• Banca de defesa: Abrahão Júnior, Odonírio , Oliveira, Osmair Vital de , Ramalho, Teodorico de Castro , Oliveira, Carlos Alberto de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Uberlândia
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Química
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Química; Dinâmica molecular; Herbicidas; Microscopia de força atômica; Dinâmica Molecular; Enzima EPSPs; Glifosato; AFM; Potencial de Força Média; Molecular Dynamics; EPSPs enzyme; Glyphosate; Potential of Mean Force
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ:: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA:: QUIMICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/18063; http://doi.org/10.14393/ufu.te.2016.164

Este trabalho teve como objetivo, desenvolver um modelo molecular que possa descrever propriedades de equilíbrio, bem como as forças de interação envolvidas em um sistema enzima-inibidor, onde a enzima é a 5-Enolpiruvil-Shikimato-3-Fosfato Sintase (EPSPs) e seu inibidor o herbicida glifosato (GPJ). A participação do substrato Shikimato-3- Fosfato (S3P) também foi estudada. A estabilidade e a distribuição de cargas ao longo da superfície da enzima EPSPs foram analisadas para subsidiar o desenvolvimento de um nanobiossensor específico para a detecção do herbicida glifosato através da funcionalização da ponta de um microscópio de força atômica (AFM) com a enzima EPSPs. A parametrização de dois ângulos diedros para o herbicida GPJ foram obtidos através de cálculos mecânico- quânticos ao nível de Hartree Fock, utilizando como conjunto de bases o 6-31G*. Os parâmetros obtidos, relacionados aos coeficientes de Ryckaert-Bellemans, foram implementados no campo de força OPLS-AA, utilizado pelo programa GROMACS. Simulações de dinâmica molecular direcional (SMD), foram realizadas em três possíveis caminhos de retirada do herbicida do sítio ativo, aplicando-se forças harmônicas externas com constante de força equivalente à do cantiléver do AFM, com o objetivo de simular experimentos de detecção do herbicida por microscopia de força atômica. Uma expansão cumulante de segunda ordem da igualdade de Jarzynski foi utilizada para os cálculos do perfil de energia livre ao longo da coordenada de reação e, portanto, para se obter o Potencial de Força Média (PMF) das simulações de SMD. Os três caminhos escolhidos apresentaram diferentes barreiras energéticas relacionadas com o rompimento das interações do inibidor com a enzima. Estas barreiras energéticas calculadas pelas simulações estão na mesma ordem de magnitude das energias livres de ligação para sistemas semelhantes obtidas a partir das constantes de inibição experimentais.