Primordia : software para cálculos de reatividade e análise de estrutura eletrônica para biomoléculas
| Ano de defesa: | 2023 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal da Paraíba
Brasil Química Programa de Pós-Graduação em Química UFPB |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/35221 |
Resumo: | Interactions at the molecular level are fundamental in biological processes. Understanding the correct role played by these involves the most appropriate theoretical treatment, which takes place through quantum chemistry methods. The central hypothesis of this thesis is about the ability to recover important molecular information from biological processes through the calculation of chemical-quantum molecular descriptors of biomolecules. For this, the PRIMoRDiA software was developed, with specific tools to deal with the particularities of the electronic structure of these molecular systems with many atoms, generation of scripts for the automation of statistical analyzes and visualization of these theoretical quantities, as well as an efficient implementation of code to handle the large volume of data produced by quantum chemistry packages. As an usability test of the modified descriptors, the reactivity roles of residues from the active sites of enzyme complexes were studied with PRIMoRDiA. As an application, the descriptors were successful in the theoretical characterization of enzymatic reaction paths, where the results and their interpretations are explored in this thesis. It was possible to observe that quantum descriptors can recover important information from simulations in biological processes from electronic structure methods with less computational demand, such as semiempirical ones. In addition, the program has already contributed and has been useful in several works, in which it was applied to studies of protein-ligand interaction and for analysis of the dependence of reactivity with different conformations of the Main Protease (MPro) of the SARS-CoV-2 virus. |
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Primordia : software para cálculos de reatividade e análise de estrutura eletrônica para biomoléculasQuímico-quânticosMétodos semiempíricosReações enzimáticasSistemas biológicosPRIMoRDiAQuantum-Chemistry Molecular DescriptorsCDFTBiological SystemsSemiempirical MethodsEnzymatic ReactionsCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICAInteractions at the molecular level are fundamental in biological processes. Understanding the correct role played by these involves the most appropriate theoretical treatment, which takes place through quantum chemistry methods. The central hypothesis of this thesis is about the ability to recover important molecular information from biological processes through the calculation of chemical-quantum molecular descriptors of biomolecules. For this, the PRIMoRDiA software was developed, with specific tools to deal with the particularities of the electronic structure of these molecular systems with many atoms, generation of scripts for the automation of statistical analyzes and visualization of these theoretical quantities, as well as an efficient implementation of code to handle the large volume of data produced by quantum chemistry packages. As an usability test of the modified descriptors, the reactivity roles of residues from the active sites of enzyme complexes were studied with PRIMoRDiA. As an application, the descriptors were successful in the theoretical characterization of enzymatic reaction paths, where the results and their interpretations are explored in this thesis. It was possible to observe that quantum descriptors can recover important information from simulations in biological processes from electronic structure methods with less computational demand, such as semiempirical ones. In addition, the program has already contributed and has been useful in several works, in which it was applied to studies of protein-ligand interaction and for analysis of the dependence of reactivity with different conformations of the Main Protease (MPro) of the SARS-CoV-2 virus.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqInterações a nível molecular são fundamentais aos processos biológicos e entender o seu papel corretamente passa pela utilização do tratamento teórico mais apropriado, que se dá através do uso de métodos de Química Quântica. A hipótese central desta tese é sobre a capacidade de recuperar informações moleculares importantes de processos biológicos através do cálculo de descritores moleculares químico-quânticos de biomoléculas. Para isso foi desenvolvido o software PRIMoRDiA, com ferramentas específicas para lidar com as particularidades da estrutura eletrônica desses sistemas moleculares com muitos átomos, geração de scripts para a automatização de análises estatísticas e visualização dessas quantidades teóricas, assim como, uma implementação eficiente do código para lidar com grande volume de dados produzidos por pacotes de Química Quântica. Como teste de usabilidade dos descritores modificados, os papéis de reatividade dos resíduos de complexos enzimáticos foram estudados com o PRIMoRDiA. Para teste de aplicação, os descritores tiveram sucesso na caracterização teórica de caminhos de reações enzimáticas, onde os resultados e suas interpretações são explorados nessa tese. Foi possível observar que os descritores quânticos podem recuperar informações importantes de simulações em processos biológicos a partir de métodos de estrutura eletrônica com menor exigência computacional, como os semiempíricos. Além disso, o programa já contribuiu e vem sendo útil em diversos trabalhos, ao qual foi aplicado para estudos de interação proteína-ligante e para análise da dependência da reatividade com diferentes conformações da Main Protesase (MPro) do vírus SARS-CoV-2.Universidade Federal da ParaíbaBrasilQuímicaPrograma de Pós-Graduação em QuímicaUFPBRocha, Gerd Bruno dahttp://lattes.cnpq.br/9404945858555096Carvalho, Gabriel Aires Urquiza dehttp://lattes.cnpq.br/5144449770910610Grillo, Ígor Barden2025-07-18T11:48:14Z2023-07-282025-07-18T11:48:14Z2023-02-10info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/35221porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2025-07-19T06:06:28Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/35221Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| bdtd@biblioteca.ufpb.bropendoar:2025-07-19T06:06:28Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false |
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