Convergência de propriedades estruturais em simulações atomísticas de membranas lipopolissacarídicas com o campo de força GROMOS: diferentes modelos de água, tratamentos eletrostáticos de longa distância, raio de corte simples e esquema de carga baseado em átomos

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: LIMA, Manoela Paschoal de Medeiros
Orientador(a): SOARES, Thereza Amélia
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pos Graduacao em Quimica
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Química teórica
Tratamentos eletrostáticos
Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/42415
Resumo: SOARES, Thereza Amélia, também é conhecida em citações bibliográficas por: SILVA, Thereza Amélia Soares da.
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Para garantir a precisão da abordagem metodológica atual adotada pelo GROMACS v.2016 com parâmetros atômicos previamente desenvolvidos como uma extensão do campo de força GROMOS para glicolipídeos, foram realizadas simulações de dinâmica molecular de membranas externas bacterianas formadas por lipopolissacarídeos e fosfolipídeos. As simulações foram realizadas em duas réplicas por períodos de 200 ns, com diferentes modelos de água e correções para o tratamento de interações eletrostáticas de longa distância com o uso de raio de corte simples de van der Waals para truncamento de interações baseado em grupos de carga atômicos. Mais especificamente foram comparados os modelos de água de carga pontual (SPC) e de carga pontual estendido (SPC/E) assim como as aproximações de campo de força reacional (RF) e malha de partículas de Ewald (PME) para o tratamento de interações eletrostáticas de longa distância. Análises dos sistemas simulados mostram que, sob todas as condições simuladas, as propriedades estruturais da membrana externa bacteriana reproduzem satisfatoriamente medidas experimentais dentro das incertezas associadas à mediçao. No entanto, foi observado um pequeno aumento da fluidez da membrana externa quando o modelo de água SPC/E é usado, e quando este modelo é combinado com as correções de RF, há uma redução da orientação de moléculas de água na superfície da membrana. Foi possível concluir que os parametros atômicos derivados do campo de força GROMOS para lipopolissacarideos é compatível com o uso de um raio de corte simples para interações de van der Waals, esquema de cargas atômicas para as duas correções de interações de longo alcance RF e PME, e os dois modelos agua SPC e SPC/E com a versao GROMACS 2016. Adicionalmente, caracterizamos os tempos de convergência para inúmeras propriedades estruturais extraídas destas simulações.FACEPERecent implementations in the GROMACS 2016 version have led to the suspension of algorithms previously used in the development of the GROMOS force field. To guarantee the accuracy of the current methodological approach adopted by GROMACS v.2016 with atomic parameters previously developed as an extension of the GROMOS force field for glycolipids, molecular dynamics simulations of external bacterial membranes formed by lipopolysaccharides and phospholipids were carried out. The simulations were carried out in two replicates for periods of 200 ns, with different water models and corrections for the treatment of long-distance electrostatic interactions with the use of simple van der Waals cutting radius for truncating interactions based on groups atomic charge. More specifically, the point charge water (SPC) and extended point charge (SPC/E) models were compared, as well as the reactive force field (RF) and Particle Mesh Ewald (PME) approximations for the treatment of interactions long-distance electrostatic. Analysis of the simulated systems shows that, under all simulated conditions, the structural properties of the external bacterial membrane satisfactorily reproduce experimental measurements within the uncertainties associated with the measurement. However, a small increase in the fluidity of the outer membrane was observed when the SPC/E water model is used, and when this model is combined with RF corrections, there is a reduction in the orientation of water molecules on the membrane surface. It was possible to conclude that the atomic parameters derived from the GROMOS force field for lipopolysaccharides is compatible with the use of a simple cutting radius for van der Waals interactions, atomic charge scheme for the two corrections of long-range interactions RF and PME, and the two water models SPC and SPC/E with the GROMACS 2016 version. Additionally, we characterize the convergence times for numerous structural properties extracted from these simulations.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em QuimicaUFPEBrasilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessQuímica teóricaTratamentos eletrostáticosConvergência de propriedades estruturais em simulações atomísticas de membranas lipopolissacarídicas com o campo de força GROMOS: diferentes modelos de água, tratamentos eletrostáticos de longa distância, raio de corte simples e esquema de carga baseado em átomosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPECC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/42415/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81908https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/42415/3/license.txtc59d330e2c454f71974f5866a0e8a96aMD53ORIGINALDISSERTAÇÃO Manoela Paschoal de Medeiros Lima.pdfDISSERTAÇÃO Manoela Paschoal de Medeiros Lima.pdfapplication/pdf4892480https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/42415/4/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Manoela%20Paschoal%20de%20Medeiros%20Lima.pdf7636cea05de41766723b828c0884867cMD54TEXTDISSERTAÇÃO Manoela Paschoal de Medeiros Lima.pdf.txtDISSERTAÇÃO Manoela Paschoal de Medeiros Lima.pdf.txtExtracted texttext/plain228126https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/42415/5/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Manoela%20Paschoal%20de%20Medeiros%20Lima.pdf.txt27d4c23bf4292de828cb3c5aaa214866MD55THUMBNAILDISSERTAÇÃO Manoela Paschoal de Medeiros Lima.pdf.jpgDISSERTAÇÃO Manoela Paschoal de Medeiros Lima.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1304https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/42415/6/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Manoela%20Paschoal%20de%20Medeiros%20Lima.pdf.jpg321fb742c2b80502e6605351d5abe13bMD56123456789/424152022-01-05 02:10:18.512oai:repositorio.ufpe.br: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ório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpe.br/oai/requestattena@ufpe.bropendoar:22212022-01-05T05:10:18Repositório Institucional da UFPE - Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)false
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