Esta tese apresenta o problema que relaciona o coeficiente de viscosidade quântico e a função energia potencial para o sistema He-He. Primeiramente, com o propósito de se verificar uma recente função energia potencial resolveu-se o problema direto obtendo o coeficiente de viscosidade de 1 a 100 K, faixa em que os efeitos quânticos são importantes. Os valores calculados foram encontrados dentro da incerteza experimental atestando assim a função energia potencial para a descrição da propriedade. Em seguida, com o objetivo principal de se obter a função energia potencial a partir do coeficiente de viscosidade, abordou-se em primeiro lugar um problema inverso intermediário, o da obtenção da função energia potencial a partir de valores de deslocamento de fase. O deslocamento de fase é encontrado como um valor limite para distâncias em que a função energia potencial é desprezível, pela equação de Calogero. A equação de Calogero é uma equação diferencial de Ricatti a qual depende da função energia potencial de modo não linear. Nesse sentido, para aplicar a Aproximação da Análise de Sensibilidade Funcional, um novo método para obter a sensibilidade do deslocamento de fase em relação a função energia potencial foi desenvolvido a partir da equação de Calogero, possibilitando abordar o problema. Finalmente, com a nova metodologia desenvolvida a função energia potencial pôde ser obtida a partir de dados de coeficiente de viscosidade dentro do tratamento quântico. O procedimento envolveu uma etapa linear, o da obtenção da seção de choque pelas integrais de colisão, e uma não linear, o da obtenção da função energia potencial a partir da seção de choque. Os problemas por serem mal-colocados foram resolvidos com a técnica de regularização, Regularização de Tikhonov, a qual demonstrou-se como uma técnica eficaz para estabilizar o problema. A função de energia potencial recuperada descreve o coeficiente de viscosidade com um erro médio de 1,6422 %, erro menor que o erro experimental (5 %). / This thesis presents the problem of relating the quantum viscosity coefficient and potential energy function for the He-He system. First, in order to check a recent potential energy potential, the direct problem has been solved getting the viscosity coefficient from 1 to 100 K, range in which the quantum effects become important. The calculated values were found within the experimental uncertainty thus attesting the quality of the potential energy function for the description of the property. Then, with the main objective to get the potential energy function from the viscosity coefficient, first an intermediate inverse problem has been addressed, obtaining the potential energy function from the phase shift. Phase shift is found as a threshold value for distances at which the potential energy function is negligible, from Calogero equation. Calogero equation is a Ricatti differential equation which depends on the potential energy function in a nonlinear way. Accordingly, to apply the Functional Sensitivity Analysis Approach, a new method for get the sensitivity of the phase shift relative to potential energy function has been developed from equation Calogero’s. Finally, with the new methodology developed the potential energy function might be obtained from viscosity coefficient data within the quantum treatment. The procedure involved a linear step, to obtain the cross section through collision integrals, and a nonlinear step, obtaining the potential energy function from cross section. The problems are ill-posed and were solved with the regularization technique, Tikhonov regularization, which has been shown as an effective technique to stabilize the problem. The potential energy function recovered describes the viscosity coefficient with an average error of 1.6422 % that is less than the experimental error (5 %). / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Submitted by Antonio Bento de Oliveira Junior null (junioreif@hotmail.com) on 2018-01-23T13:42:06Z No. of bitstreams: 1 Tese-final.pdf: 43113195 bytes, checksum: 7cc85051e3a1420a2983ce716e0ae144 (MD5) / Rejected by Elza Mitiko Sato null (elzasato@ibilce.unesp.br), reason: Solicitamos que realize correções na submissão seguindo as orientações abaixo: Problema 01 : A data na capa deve conter somente o ano; Problema 02: A data na folha de aprovação deve ser a data da defesa; Problema 03: Se você teve financiamento da FAPESP é obrigatório constar também na folha de rosto e o numero do processo; Problema 04: As páginas viii, xvi, xviii, 10, 34, 38, 46 e 60 estão em branco; Problema 05: A numeração das páginas deve ser contínua. Caso ainda tenha dúvida consulte, por gentileza o modelo que consta na página da seção de pós-graduação, link Instruções para Qualificação e Defesas :http://www.ibilce.unesp.br/#!/pos-graduacao/instrucoes-para-aluno-que-vai-defender/ Agradecemos a compreensão. on 2018-01-23T17:41:25Z (GMT) / Submitted by Antonio Bento de Oliveira Junior null (junioreif@hotmail.com) on 2018-01-23T18:20:41Z No. of bitstreams: 1 Tese-final.pdf: 42848208 bytes, checksum: 26d4aab1e2a66d06ba87e4533f1cdd40 (MD5) / Approved for entry into archive by Elza Mitiko Sato null (elzasato@ibilce.unesp.br) on 2018-01-24T12:12:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 oliveirajunior_ab_dr_sjrp.pdf: 42589488 bytes, checksum: 6433ad3adeeb7e56b159e54ad745abe2 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-24T12:12:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 oliveirajunior_ab_dr_sjrp.pdf: 42589488 bytes, checksum: 6433ad3adeeb7e56b159e54ad745abe2 (MD5) Previous issue date: 2017-12-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O enovelamento de proteínas acontece em um espaço de fase multidimensional, onde o número conformações possíveis é exponencialmente alta. Uma forma comum de representar essas conformações é utilizar uma coordenada de reação efetiva (por exemplo, fração de contatos nativos). Porém, como a informação de cada conformação não é representada neste tipo de aproximação estatistifica, alguns mecanismos do enovelamento de proteínas não são possíveis de ser descritos ou analisados. Neste trabalho, usou-se uma métrica para descrever a distancia entre quaisquer duas conformações, essa métrica é calculada levando em conta as distâncias internas dos aminoácidos presentes em cada estrutura. Utilizando-se um método de projeção efetiva é possível ir além da representação em uma dimensão e visualizar a superfície de enovelamento da proteína em duas ou três dimensões. Para aplicar essa metodologia realizou-se simulações computacionais do enovelamento de proteínas utilizando o modelo baseado em estrutura, com aproximação para Cα. Três proteínas foram analisadas: CI-2, o Domínio SH3 e a Proteína A. Dos resultados, foi possível observar que para cada tipo de "motifs"estrutural (folha-β e/ou α-hélice) projetou funis de enovelamento distintos. A partir da visualização foi possível analisar o processo de enovelamento em detalhes, sendo possível identificar a conectividade entre as conformações assim como, possíveis rotas de enovelamento (f olding pathsways). Analisou-se também as diferenças estruturais da rota dominante no domínio SH3 e a competitividade entre a estrutura do estado nativo e do estado espelhado que acontece em proteínas que possuem somente α-hélice, como é o caso da proteína A. / Protein folding occurs in a very high dimensional phase space, in which an exponentially large number of states is represented in terms of one effective reaction coordinate. Since the role of each local minimum is not considered in this statistical approach, the folding mechanism is unveiled by describing the local minima in an effective onedimensional representation. In this work, we used a metric to describe the distance between any two conformations, which is based on internal distances between amino acids in each conformation. A effective projection method allows to go beyond the one-dimensional representation and visualizing a 2D folding funnel representation. Computer simulations of protein folding were performed using Cα structure-based model. Three proteins have been studied: CI2, SH3 Domain and Protein-A. Distinct funnels have been generated according to the major motifs in each proteins, (β-sheet or/and α-helix). The visualization allows assessing the folding process in detail, e.g. by identifying the connectivity between conformations and establishing the paths that lead to the native state and we analyzed structural differences in the dominant route of SH3 and the competitiveness between the native and mirror structures in protein A.

Orientador: Vitor B. Pereira Leite / Banca: Laurent Emmanuel Dardenne / Banca: Sidney Jurado de Carvalho / Resumo: O enovelamento de proteínas é um problema fundamental em Biofísica Molecular. A teoria aceita, conhecida como "energy landscape", utiliza o funil de energia potencial como conceito fundamental para o entendimento do enovelamento de proteínas. Este funil ocorre em uma superfície multidimensional de difícil visualização. A investigação de métodos para analisar quantitativamente a estrutura desse funil é importante para o completo entendimento do problema. Neste trabalho são apresentados meios de fazer a visualização desses funis de enovelamento de proteínas para o modelo de rede cúbica 3×3×3. A partir de simulaões do enovelamento de proteínas são calculados as distâncias entre mínimos locais por meio de uma métrica efetiva, onde considera-se os contatos não covalentes feitos em cada conformação. Esta análise é restrita para conformações próximas ao estado nativo. Técnicas de visualização e minimização são usadas para mapear o processo do enovelamento em um espaço de fase de menor dimensionalidade. Por meio desta visualização é possível analisar o enovelamento com detalhes, como a conectividade entre conformações, os diferentes caminhos para se atingir o estado nativo e regiões onde a proteína pode ficar armadilhada. Para este trabalho, utilizou-se cinco proteínas distintas, sendo duas altamente estáveis, duas que possuem baixa estabilidade e uma quinta que tem o estado nativo degenerado. A visualização dos funis se mostraram bastantes distintas, sendo possível notar um padrão para cada proteíına mesmo quando variado alguns parâmetros. Tais resultados são consistentes com as ideias associadas à teoria do funil de enovelamento de proteínas / Abstract: The protein folding is a fundamental problem in molecular biophysics. The accepted theory, known as energy landscape, uses the funnel potential energy as a fundamental concept to understand the protein folding problem. The energy funnel occurs in a multidimensional surface, which is difficult to be visualized. The investigation of methods for a quantitative analysis of the funnel structure is important for complete understanding of the problem. In this work, ways for visualize the protein folding funnels in a 3×3×3 lattice models are presented. Protein folding simulations are carried out. Distances between conformations are determined by the non-covalent contact sand defined by effective metric of the structural configuration. The analysis is restricted to conformations close to the native state, i.e., beyond the transition state. Computer minimization and visualization techniques were used to map the dynamics of the folding process into a lower dimensionality phase space, and then represent the folding funnel in two and three-dimensional surface. These techniques are applied to five distinct sequences, which two are highly stable, two marginally stable and the last has a native degenerated state. Their folding funnels are very distinct, where each sequence has a signature even when some parameters varied. These results are consistent with the ideas of the theory of protein folding funnel / Mestre