Inibição enzimática analisada com uma abordagem da mecânica estatística

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Freire, Thales Souza
Orientador(a): Caracelli, Ignez lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Física - PPGF
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/11408
Resumo: In the conventional approach of Biochemistry, a parameter for the description of the functioning of an enzyme is the rate of conversion of substrate into product in the presence or absence of an inhibitor. Given this consideration, the aim of this work was to study the enzyme kinetics from Statistical Mechanics point of view. So, starting from an approximation to the thermodynamic equilibrium, it was possible to use the grand canonical ensemble to get equations for the rate of product formation in reactions catalyzed by homodimeric enzymes. It was considered the situation where there could be at least two possible conformations for each monomer, thus enabling modeling of the positive and negative cooperative effects based on the energies of the system micro-states. These equations were used to obtain a reaction rate curve as a function of the concentrations of the substrate and the inhibitor. In these simulations were obtained the expected sigmoid shaped curve for the enzymes of this type and the model was applied to a special situation where an inhibitor causes enzymatic activation. Then, equations for 50% reduction in the reaction rate were deduced, where non-linear curves were obtained as a function of substrate concentration, allowing to identify positive and negative cooperativity. Finally, the method was generalized for enzymes with more than two binding sites and tested in a real case, giving a good fitting of the experimental data.
id SCAR_4802533862a474c8bc13523b84bfb678
oai_identifier_str oai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/11408
network_acronym_str SCAR
network_name_str Repositório Institucional da UFSCAR
repository_id_str
spelling Freire, Thales SouzaCaracelli, Ignezhttp://lattes.cnpq.br/8956527354576143http://lattes.cnpq.br/03206082217930707462295e-2188-44c7-9933-e5e3093bf2502019-05-13T18:19:57Z2019-05-13T18:19:57Z2019-02-21FREIRE, Thales Souza. Inibição enzimática analisada com uma abordagem da mecânica estatística. 2019. Dissertação (Mestrado em Física) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2019. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/11408.https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/11408In the conventional approach of Biochemistry, a parameter for the description of the functioning of an enzyme is the rate of conversion of substrate into product in the presence or absence of an inhibitor. Given this consideration, the aim of this work was to study the enzyme kinetics from Statistical Mechanics point of view. So, starting from an approximation to the thermodynamic equilibrium, it was possible to use the grand canonical ensemble to get equations for the rate of product formation in reactions catalyzed by homodimeric enzymes. It was considered the situation where there could be at least two possible conformations for each monomer, thus enabling modeling of the positive and negative cooperative effects based on the energies of the system micro-states. These equations were used to obtain a reaction rate curve as a function of the concentrations of the substrate and the inhibitor. In these simulations were obtained the expected sigmoid shaped curve for the enzymes of this type and the model was applied to a special situation where an inhibitor causes enzymatic activation. Then, equations for 50% reduction in the reaction rate were deduced, where non-linear curves were obtained as a function of substrate concentration, allowing to identify positive and negative cooperativity. Finally, the method was generalized for enzymes with more than two binding sites and tested in a real case, giving a good fitting of the experimental data.Na abordagem convencional da Bioquı́mica, um parâmetro para a descrição do funcionamento de uma enzima é a taxa de conversão de substrato em produto, na presença ou ausência de um inibidor. Dada esta consideração, neste trabalho o foco foi estudar a cinética enzimática a partir da Mecânica Estatı́stica. Neste sentido, partindo de uma aproximação do equilı́brio termodinâmico, foi possı́vel usar o ensemble grã-canônico para deduzir equações para a taxa de formação de produto em reações catalisadas por homodı́meros de enzimas. Foi considerada a situação onde pode existir pelo menos duas conformações possı́veis para cada enzima, possibilitando assim modelar o efeito cooperativo positivo e negativo com base nas energias dos microestados do sistema. As equações obtidas foram usadas para se obter a curvas de velocidade da reação em função da concentração de substrato e inibidor. Nestas simulações, obteve-se curvas de formato sigmoide esperado para enzimas desse tipo e aplicou-se o modelo para explicar uma situação onde um inibidor gera ativação enzimática. Em seguida, deduziram-se equações para redução de 50% da velocidade máxima da reação, onde se obteve curvas não lineares em função da concentração de substrato, possibilitando identificar cooperatividade positiva e negativa. Por fim, o método foi generalizado para enzimas com mais de dois sı́tios, o que foi exemplificado com um tratamento de caso real, para o qual modelo produziu um bom ajuste dos dados experimentais.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)CNPq: 132364/2017-4porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Física - PPGFUFSCarMecânica estatı́sticaCinética enzimáticaAlosteriaCooperatividadeInibição enzimáticaStatistical mechanicsEnzyme kineticsAllosteryCooperativityEnzyme inhibitionCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICAInibição enzimática analisada com uma abordagem da mecânica estatísticaEnzymatic inhibition analyzed with a statistical mechanics approachinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisOnline60047e03a6b-fe25-4518-a87c-1446ac9c0432info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALDissertação.pdfDissertação.pdfapplication/pdf5762855https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/d7466793-2fce-49ad-9a00-7b7a8b20ac05/download731dd847afa8326feb70089a83504cc7MD51trueAnonymousREADLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81957https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/ecafdf98-14a1-4388-923d-3654a4fd2b15/downloadae0398b6f8b235e40ad82cba6c50031dMD53falseAnonymousREADTEXTDissertação.pdf.txtDissertação.pdf.txtExtracted texttext/plain141636https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/5813f2d7-2d2c-4b71-85ca-8478a67788f8/download6753d623f41c55713dda8389beb54b9cMD56falseAnonymousREADTHUMBNAILDissertação.pdf.jpgDissertação.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg9262https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/8eb51ea6-7b5a-492b-b0ba-c597090fc4b0/download0b633904b0196ac9bc7178b0f76604edMD57falseAnonymousREAD20.500.14289/114082025-02-05 18:11:29.765Acesso abertoopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/11408https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-02-05T21:11:29Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)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
dc.title.por.fl_str_mv Inibição enzimática analisada com uma abordagem da mecânica estatística
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv Enzymatic inhibition analyzed with a statistical mechanics approach
title Inibição enzimática analisada com uma abordagem da mecânica estatística
spellingShingle Inibição enzimática analisada com uma abordagem da mecânica estatística
Freire, Thales Souza
Mecânica estatı́stica
Cinética enzimática
Alosteria
Cooperatividade
Inibição enzimática
Statistical mechanics
Enzyme kinetics
Allostery
Cooperativity
Enzyme inhibition
CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
title_short Inibição enzimática analisada com uma abordagem da mecânica estatística
title_full Inibição enzimática analisada com uma abordagem da mecânica estatística
title_fullStr Inibição enzimática analisada com uma abordagem da mecânica estatística
title_full_unstemmed Inibição enzimática analisada com uma abordagem da mecânica estatística
title_sort Inibição enzimática analisada com uma abordagem da mecânica estatística
author Freire, Thales Souza
author_facet Freire, Thales Souza
author_role author
dc.contributor.authorlattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/0320608221793070
dc.contributor.author.fl_str_mv Freire, Thales Souza
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Caracelli, Ignez
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/8956527354576143
dc.contributor.authorID.fl_str_mv 7462295e-2188-44c7-9933-e5e3093bf250
contributor_str_mv Caracelli, Ignez
dc.subject.por.fl_str_mv Mecânica estatı́stica
Cinética enzimática
Alosteria
Cooperatividade
Inibição enzimática
topic Mecânica estatı́stica
Cinética enzimática
Alosteria
Cooperatividade
Inibição enzimática
Statistical mechanics
Enzyme kinetics
Allostery
Cooperativity
Enzyme inhibition
CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
dc.subject.eng.fl_str_mv Statistical mechanics
Enzyme kinetics
Allostery
Cooperativity
Enzyme inhibition
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
description In the conventional approach of Biochemistry, a parameter for the description of the functioning of an enzyme is the rate of conversion of substrate into product in the presence or absence of an inhibitor. Given this consideration, the aim of this work was to study the enzyme kinetics from Statistical Mechanics point of view. So, starting from an approximation to the thermodynamic equilibrium, it was possible to use the grand canonical ensemble to get equations for the rate of product formation in reactions catalyzed by homodimeric enzymes. It was considered the situation where there could be at least two possible conformations for each monomer, thus enabling modeling of the positive and negative cooperative effects based on the energies of the system micro-states. These equations were used to obtain a reaction rate curve as a function of the concentrations of the substrate and the inhibitor. In these simulations were obtained the expected sigmoid shaped curve for the enzymes of this type and the model was applied to a special situation where an inhibitor causes enzymatic activation. Then, equations for 50% reduction in the reaction rate were deduced, where non-linear curves were obtained as a function of substrate concentration, allowing to identify positive and negative cooperativity. Finally, the method was generalized for enzymes with more than two binding sites and tested in a real case, giving a good fitting of the experimental data.
publishDate 2019
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2019-05-13T18:19:57Z
dc.date.available.fl_str_mv 2019-05-13T18:19:57Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2019-02-21
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv FREIRE, Thales Souza. Inibição enzimática analisada com uma abordagem da mecânica estatística. 2019. Dissertação (Mestrado em Física) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2019. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/11408.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/11408
identifier_str_mv FREIRE, Thales Souza. Inibição enzimática analisada com uma abordagem da mecânica estatística. 2019. Dissertação (Mestrado em Física) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2019. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/11408.
url https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/11408
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.confidence.fl_str_mv 600
dc.relation.authority.fl_str_mv 47e03a6b-fe25-4518-a87c-1446ac9c0432
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Física - PPGF
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFSCar
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSCAR
instname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron:UFSCAR
instname_str Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron_str UFSCAR
institution UFSCAR
reponame_str Repositório Institucional da UFSCAR
collection Repositório Institucional da UFSCAR
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/d7466793-2fce-49ad-9a00-7b7a8b20ac05/download
https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/ecafdf98-14a1-4388-923d-3654a4fd2b15/download
https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/5813f2d7-2d2c-4b71-85ca-8478a67788f8/download
https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/8eb51ea6-7b5a-492b-b0ba-c597090fc4b0/download
bitstream.checksum.fl_str_mv 731dd847afa8326feb70089a83504cc7
ae0398b6f8b235e40ad82cba6c50031d
6753d623f41c55713dda8389beb54b9c
0b633904b0196ac9bc7178b0f76604ed
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
repository.mail.fl_str_mv repositorio.sibi@ufscar.br
_version_ 1851688772986470400