Made available in DSpace on 2015-04-09T12:28:23Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-08-29Bitstream added on 2015-04-09T12:48:12Z : No. of bitstreams: 1 000810624_20170829.pdf: 165327 bytes, checksum: 7335e36c8ac7360ff615beba6af27f84 (MD5) Bitstreams deleted on 2017-09-01T13:14:02Z: 000810624_20170829.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2017-09-01T13:15:01Z : No. of bitstreams: 1 000810624.pdf: 2405456 bytes, checksum: b0b79d0ba3d3f1f429b64fb272de2c61 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Muitos peptídeos extraídos de plantas e secreções de animais exibem um amplo espectro de atividade antimicrobiana contra bactérias gram-positivas, negativas, fungos e parasitas. Devido a essa característica e ao crescente aumento da resistência dos microrganismos patogênicos às formas de tratamento convencionais, especula-se a utilização destes peptídeos como possíveis novos fármacos. Por isso, várias técnicas experimentais e teóricas que fazem uso de sistemas miméticos do ambiente membranar têm sido utilizadas para se estudar os mecanismos de ação desta classe de peptídeos. No presente trabalho, utilizam-se simulações por Dinâmica Molecular com o intuito de investigar a influência de algumas características de interação peptídeo-peptídeo e peptídeo-membrana sobre a eficiência biológica de Protonectinas e Jeleínas. Protonectina e Protonectina 1-6 são peptídeos antimicrobianos, o primeiro apresenta atividade hemolítica, de degranulação de mastócitos e quimiotática, enquanto o segundo apresenta somente a atividade quimiotática. Dados experimentais indicam que a associação destes dois peptídeos (proporção 1:1) gera uma forma de estrutura supramolecular agregada e também aumenta as atividades hemolíticas e de degranulação de mastócitos, enquanto a atividade quimiotática decresce acentuadamente, ou seja, em associação eles apresentam um comportamento mais acentuado de interação com membranas. Tendo em vista estes resultados, especulam-se, neste trabalho, quais as interações entre Protonectina/Protonectina 1-6 (mistura) que estariam associadas à formação de tal estrutura agregada e quais as implicações desta estrutura no mecanismo de interação com membrana. Os resultados das simulações em água e micela de SDS para estes peptídeos indicam que há a tendência de agregação entre Protonectinas puras e Protonectina/Protonectina 1-6, e que esta ocorre por meio de ligações por ... / Many peptides extracted from plants and animal secretions exhibit a broad spectrum of antimicrobial activity against bacteria gram-negative, gram-positive, fungi and parasites. Due this characteristic and the increasing resistance of pathogenic microorganisms to conventional forms of treatment, it is speculated the use of these peptides as potential new drugs. Therefore, various experimental and theoretical techniques that make use of membrane mimetic systems have been used to study the mechanisms of action of this class of peptides. In this work, we use molecular dynamics simulations to understand the influence of some characteristics of interaction peptide-peptide and peptide-membrane on biological efficiency of the Protonectins and Jelleines. Protonectin and Protonectin 1-6 are antimicrobial peptides, the first shows hemolytic activity, mast cell degranulation and chemotaxis, while the second presents chemotactic activity. Experimental data indicate that the association between those two peptides (1:1) generates a supramolecular aggregate structure and also increases the hemolytic and mast cell degranulation activities, while the chemotactic activity decreases, i.e., in combination they exhibit accentuated behavior of the interaction with membranes. Based on these results in this work, we speculate, which the interactions between Protonectin/Protonectin 1-6 (mixture) that would be associated with the formation of aggregate structure and the implications of this structure in the interaction with membrane mechanism. The results of the simulations in water and SDS micelle for these peptides indicate that there is a tendency of aggregation between pure Protonectins and Protonectin/Protonectin 1-6, and that this occurs through intermittent hydrogen bonds. Furthermore, it was found that the electrostatic interactions between the mixture of peptides is less favorable than for the pure Protonectins, influencing the distance between the ...

Made available in DSpace on 2015-06-17T19:33:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014. Added 1 bitstream(s) on 2015-06-18T12:47:41Z : No. of bitstreams: 1 000829583.pdf: 2617933 bytes, checksum: ba7e5dda0026faacb2b1c924901eac4e (MD5) / As propriedades especiais dos nanotubos de carbono (CNTs) inspiraram pesquisadores em diversas aplicações tecnológicas. Diversos produtos macroscópicos que são feitos ou contém nanotubos de carbono já existem como raquetes de tênis, tacos de beisebol, quadros de bicicletas, pás de turbinas eólicas e cascos de embarcações. A fim de de obter mais conhecimento sobre o comportamento desses produtos e materiais, seja para o desenvolvimento de novas aplicações ou melhorar as já existentes, é importante continuar investigação das propriedades físicas individuais dos nanotubos de carbono. Neste trabalho, utilizando ferramentas de simulação de dinâmica molecular, apresentamos os resultados para o coeficiente de expansão térmica de três nanotubos de carbono de duas camadas (DWCNTs Double Walled (CNTs) (5,5)@(10,10), sem e com defeitos. Os defeitos considerados nesse estudo são de dois tipos: átomos de carbono intersticial e ligações do tipo sp entre as camadas. Validamos nossos métodos calculando o coeficiente de expansão térmica do nanotubo de carbono de uma camada (SWCNT Single Walled CNT) (10,10) e comparando os resultados com os presentes na literatura. Nós mostramos que os defeitos reduzem, em módulo, o coeficiente de expansão térmica do (5,5)@(10,10) DWCNT. Discutimos esse resultado em comparação com o valor do coeficiente de expansão térmica do diamante / The special properties of carbon nanotubes (NTs) have inspired researchers in many technological applications. Examples of macroscopic products that contain or are made of CNTs are tennis rackets, baseball bats, bicycle frames, ligthweiht wind turbine blades and boat hulls. In order to get more knowledge about the behavior of these products and materials, either to develop new applications or improve the actual ones, it is important to investigate the physical properties of individual CNTs in diverse situations. In this work, using tools of molecular dynamics simulations, we present three results for the coefficient of thermal expansion of the Double Walled CNTs (DWCNTs) (5.5)@(10,10) with and without defects. The types of defects considered here are carbon atoms at interstitial sites and sp connections between the walls of the (5,5)@(10,10) DWCNT. Our methods are, first, validate by the calculation of the coefficient of thermal expansion of the Single Walled CNT (SWCNT) (10,10) and the camparison of the result with that from the literature. We show that the coefficient of thermal expansion of the (5,5)@(10,10) DWCNT. This result is discussed in terms of the coefficient of thermal expansion of the diamond

Made available in DSpace on 2015-08-20T17:10:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-03-26. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-20T17:25:54Z : No. of bitstreams: 1 000841815.pdf: 3196563 bytes, checksum: 3523caeab4aa40cfcd97c06fb40cf134 (MD5) / No trabalho de pesquisa dapresentado nesta dissertação, simulamos o comportamento dinâmico de vórtices magnéticos em fitas supercondutoras do tipo II. Consideramos tais fitas bidimensionais, com comprimento infinito, centro de pinnings distribuídos de maneira aleatória e com simetrias e Kagomé e submetidas a um campo magnético perpendicular ao seu plano. Os cálculos foram realizados para diversas larguras de fita, buscando estudar os efeitos de tamanhos nas propriedades dinâmicas dos vórtices. Nosso sistema foi descrito por um conjunto de equações de Langevin que foram resolvidas numericamente. Utilizando técnicas de dinâmica molecular obtivemos a evolução temporal das posições dos vórtices, o que nos permitiu analisar a média temporal das velocidades e da resistência diferencial em função da força de transporte aplicada. Para implementar os cálculos de dinâmica molecular, usamos o método de Simulated Annealing para encontrar os valores de campo magnético e as posições mais estáveis para cada densidade de vórtices considerada na simulação. Constatamos que, assim como em filmes infinitos, a rede hexagonal de pinnings apresentou valores de forças críticas superiores ao da distribuição aleatória de pinnings. Entretanto, para fitas supercondutoras, a diferença entre as duas redes é muito menor do que para sistemas infinitos, devido à perda de comensurabilidade da rede hexagonal causada pelos efeitos de tamanho. Em contrapartida, pequenas deformações geométricas na rede hexagonal de pinnings permitiram um maior grau de comensurabilidade, e consequentemente, um aumento drástico nas correntes críticas. Observamos que além dos efeitos de tamanho, os efeitos de pinnings também alteram a densidade de vórtices presente na fita supercondutora, influenciando diretamente nos efeitos de comensurabilidade e nos valores de forças críticas / No trabalho de pesquisa apresentado nesta disssertação, simulamos o comportamento dinâmico de vórtices magnéticos em fitas supercondutoras do tipo II. Consideramos tais fitas bidimensionais, com comprimento infinito, centros de pinnings distribuídos de maneira aleatória e com simetrais hexagonal e kagomé e submetidas a um campo magnético perpendicular ao seu plano. Os cálculos foram realizados para diversas larguras de fita, buscando estudar os efeitos de tamanhos nas propriedades dinâmicas dos vórtices. Nosso sistema foi descrito por um conjunto de equações de Langevin que foram resolvidas numericamente. Utilizando técnicas de dinâmica molecular obtivemos a evolução temporal das posições dos vórtices, o que nos permitiu analisar a média temporal das velocidades e da resistência diferencial em função da força de transporte aplicada. Para implementar os cálculos de dinâmica molecular, usamos o método de Simulated Annealing para encontrar os valores dos campos magnético e as posições mais estáveis para cada densidade de vórtices considerada na simulação. Constatamo que, assim como em filmes infinitos, a rede hexagonal de pinnings apresentou valores de forças críticas superiores ao da distribuição de pinnings. Entretanto, para fitas supercondutoras, a diferença entre as duas redes é muito menor do que para sistemas infinitos, devido à perda de comensurabilidade da rede hexagonal causada pelos efeitos de tamanho. Em contrapartida, pequenas deformações geométricas na rede hexagonal de pinnings permitiram um maior grau de comensurabilidade, e consequentemente, um aumento drástico nas correntes críticas. Observamos que além dos efeitos de tamanho, os efeitos de pinnings também alteram a densidade de vórtices presente na fita supercondutora, influenciando diretamente nos efeitos de comensurabilidade e nos valores de forças críticas

Orientador: José Roberto Ruggiero / Banca: Jorge Chahine / Banca: Roberto Dias Lins Neto / Resumo: Simulações de bicamadas fosfolipídicas por dinâmica molecular são uma alternativa para o estudo computacional de propriedades estruturais e dinâmicas de membranas biológicas e de sua interação com outras moléculas. O colesterol é um importante componente lipídico das membranas de eucariotos e induz grandes alterações nas propriedades de uma membrana. Sua ação produz a coesão do plano da bicamada, induzindo o ordenamento das caudas dos fosfolipídios e o aumento da espessura. Este estudo avalia os efeitos da concentração de colesterol em bicamadas POPC, e revela que o colesterol reduz o acoplamento das faces da bicamada, com consequente redução da interação entre as duas faces constituintes; afeta também o acesso da água ao interior da estrutura, agindo principalmente sobre as caudas insaturadas do fosfolipídio. A curcumina é um polifenol que têm associado à diversas atividades terapêuticas, inclusive ação antioxidante. Este trabalho avalia também a interação e estabilização de uma molécula de curcumina em bicamadas POPC com ou sem colesterol, e revela que o flavonoide se internaliza à estrutura, mas a posição em relação à bicamada e sua conformação de estabilidade são alteradas pela presença do colesterol / Abstract: Molecular dynamics simulations of phospholipid bilayers are an alternative for the computational study of structural and dynamic properties of biological membranes and their interaction with other molecules. Cholesterol is an important lipid component of eukaryotic membranes and it induces large changes in the properties of a membrane. Its action produces the lateral condensation of the bilayer, inducing the ordering of the tails of the phospholipids and increasing the bilayer thickness. This study evaluates the effects of cholesterol concentration on POPC bilayers, and reveals that cholesterol reduces de interleaflet coupling of the bilayer, with consequent reduction of the interaction between the two leaflets; also affecting the access of water to the interior of the structure, acting mainly on unsaturated tails of the phospholipid. Curcumin, a polyphenol, has been associeted with various therapeutic activities, including antioxidant action. This work also evaluates the interaction and stabilization of a curcumin molecule in POPC bilayers with or without cholesterol, and shows that the flavonoid is internalized to the structure, but the position in relation to the bilayer and its conformation of stability are altered by the presence of cholesterol / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-05-25Bitstream added on 2014-06-13T20:10:05Z : No. of bitstreams: 1 contessoto_vg_me_sjrp.pdf: 418254 bytes, checksum: 47617fd8d1433490e1d604852d699c37 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / No processo de enovelamento as proteínas seguem o principio de “mínima frustração”, garantindo ao estado nativo o seu mínimo global de energia e a sua estabilidade termodinâmica. Apesar de, a proteína estar no seu estado nativo, esta condição não impede o surgimento de algumas interações energeticamente desfavoráveis, caracterizando a frustração no estado nativo. Há evidências indicando que um pequeno grau de frustração pode favorecer o processo de enovelamento. Neste estudo são investigadas as condições em que a presença de frustração, é ou não, favorável ao processo de enovelamento. São realizadas simulações computacionais de dinâmica molecular utilizando o modelo Cα (um modelo baseado em estrutura e sem frustração). É adicionado um termo ao potencial do modelo associado à presença de frustração. As simulações do modelo Cα são realizadas para um grupo de proteína com características distintas. É introduzido um critério determinando os casos em que a frustração auxilia o processo de enovelamento. São observados os efeitos da presença de frustração ao longo do processo de enovelamento e sua influência na alteração da temperatura e do tempo de enovelamento. De acordo com o critério introduzido é possível separar as proteínas estudadas em dois grupos distintos, um grupo em que a adição de frustração auxilia o processo de enovelamento e outro grupo em que a presença de frustração não é favorável. A separação das proteínas em dois grupos distintos está relacionada com a ordem de contato absoluta e com a barreira de energia livre de cada proteína / In the folding process the proteins follow the minimal frustration principle, which guarantees to the native state the minimum global energy and the thermodynamic stability. However, not even the native state can prevent the occurrence of some unfavorable interactions, characterizing the frustration in the native state. There are evidences that a low degree of frustration can favorable to the folding process. In this work it was investigated the conditions under which some frustration helps the protein folding process. Through computer simulations of molecular dynamics, using a structure-based model (non-frustrated model) and adding a parameterized nonspecific energetic frustration to the potential, were studied the kinetics and the thermodynamics properties of a large group of proteins. It is introduced a criterion to determine when the presence of frustration assists the folding process. The effects of the frustration addition are observed and its influence produces changes in the folding temperature and in the folding time. In agree with the adopted criterion, it was observed two well separated groups: one in which some frustration helps the folding process, and another in which frustration hinders it, determining when the presence of frustration is favorable. These results are correlated with the proteins absolute contact order parameter and free energy barrier

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-06-01Bitstream added on 2014-06-13T20:27:26Z : No. of bitstreams: 1 lima_dt_me_sjrp.pdf: 414343 bytes, checksum: e3e88fd703395da0dc423bca56673295 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Por meio de simulações computacionais, acompanhamos o processo de enovelamento de um conjunto de proteínas. Neste estudo utilizamos a abordagem conhecida como teoria de Superfície de Energia (Energy Landscape), que trata o enovelamento por uma descrição estatística. O modelo utilizado foi um modelo baseado em estrutura. Para investigarmos os efeitos das interações não nativas no enovelamento de um grupo de proteínas, acrescentamos um termo de frustração ao potencial de energia. Os resultados obtidos a partir dos estudos das propriedades termodinâmicas e cinéticas das proteínas, mostraram que para um grupo de proteínas a frustração ajudou o enovelamento e para outro grupo a frustração atrapalhou. Analizando propriedades como ordem de contato absoluta, tamanho da proteína e barreira de energia livre, foi possível obter um limiar em que a frustração auxilia no enovelamento. Para encontrarmos um limiar, foi necessário uma quantidade grande de proteínas de diferentes tamanhos e diferentes motifs / Through computational simulations, the folding process of a set of proteins was monitored. The framework used to describe protein folding was the energy landscape theory, which is a statistical description of folding. The model used was the structural based model. A frustration term was added to the potential to investigate the non-native interactions effect. The results obtained from studies of thermodynamics and kinetics properties, showed for a one group of proteins the frustration helps the folding and for another group the frustrations hinders the folding. The properties as absolute contact order, size of protein and free energy barrier was analyzed and it was possible to obtain a threshold that the frustration helps the folding. It was necessary a large set of proteins of different sizes and motifs to find a threshold

Made available in DSpace on 2016-06-07T17:12:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-09-29. Added 1 bitstream(s) on 2016-06-07T17:17:05Z : No. of bitstreams: 1 000864119_20161015.pdf: 820535 bytes, checksum: 8cfc04e894aa886137e9ca9b9cd3aae0 (MD5) Bitstreams deleted on 2016-10-17T11:54:15Z: 000864119_20161015.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-10-17T11:54:54Z : No. of bitstreams: 1 000864119.pdf: 2517185 bytes, checksum: f66c5ecaac1008f20a8256cf9a4604ed (MD5) / Esfingomielinase D (SMase D) é uma enzima conhecida por catalisar a clivagem de esfingomielina em ceramida-1-fosfato e colina, atividade presente apenas em aranhas do gênero Loxosceles (aranhas marrom) e em bactérias patogênicas do tipo Corynebacterium. A SMase D, também encontrada na literatura como fosfolipase D, é o principal componente do veneno de aranhas do gênero Loxosceles, capaz de induzir sozinha as lesões dermonecróticas características do loxoscelismo. Apesar da importância clínica, poucos detalhes sobre o mecanismo de ação destas enzimas são conhecidos. Neste trabalho, o mecanismo catalítico das SMases D de aranhas do gênero Loxosceles é estudado através de métodos computacionais como docking, dinâmica molecular clássica, simulações a pH constante e métodos híbridos QM/MM. Primeiramente são avaliadas as interações da SMase D com o íon sulfato, mio-inositol-1-fosfato, o substrato esfingomielina e o inibidor suramina, assim como os prováveis estados de protonação das histidinas 12 e 47 na presença e ausência de ligantes. A seguir, a barreira de energia livre experimental para liberação da colina é estimada em 21 kcal/mol através da teoria do estado de transição e da constante catalítica (kcat) da SMase D de Loxosceles laeta. Este valor é comparado às energias de ativação calculadas em simulações QM/MM para as vias de catálise covalente (entre 18 e 24 kcal/mol) e não covalente (25 kcal/mol), os quais correlacionam bem com o valor de 21 Kcal/mol, estimado experimentalmente. Adicionalmente, é sugerido um papel crucial para o grupo hidroxila da esfingomielina no processo de catálise. Dependendo do modo de ligação da hidroxila, a catálise pode ser covalente ou não covalente, com produtos distintos nos dois tipos de catálise. Interessante notar que os dois processos possuem energias de ativação comparáveis, em torno de 25 Kcal/mol, o que poderia supor que os dois processos são... / Sphingomyelinases D (SMase D) are enzymes that catalyze sphingomyelin in ceramida-1-fosfate and choline. This activity is only found in Loxosceles brown spiders and Corynebacterium pathogenic bacterias. SMase D, or phospholipase D, is the main component of spider venoms of the genus Loxosceles, being able to induce the characteristic dermonecrotic features of the whole venom. Despite of the clinical importance o these enzymes, their action mechanism is not completely described. In this work, the catalytic mechanism of SMases D against sphingomyelin is studied through computational methods like docking, classical molecular dynamics, constant pH simulations and hybrid methods QM/MM. First, molecular interactions of SMases D with sulfate ion, myo-inositol-1-phosphate, sphingomyelin (the substrate) and suramin inhibitor are evaluated, as well as the protonation states of the catalytic histidines, 12 and 47, in presence or absence of ligands in the active site. Then, the free energy barrier of 21 kcal/mol for choline release is estimated using the transition state theory and the catalytic constant of Loxosceles laeta activity (kcat). This value is compared to the activation energies obtained through QM/MM simulations for covalent (between 18 and 24 kcal/mol) and non-covalent (25 kcal/mol) pathways. Additionally, the hydroxyl group of sphingomyelin is proposed to play a crucial role in the catalytic mechanism. Depending on the binding way of the hydroxyl group, the catalysis may be covalent or non-covalent, with different reaction products in each case. Interestingly, the two processes showed similar activation energies, suggesting that they may be equally probable, as discussed in some experimental studies for different phospholipase D. Finally, the affinity of SMases for mimetic membranes is discussed

Orientador: Vitor Barbanti Pereira Leite / Banca: Alexandre Suman de Araujo / Banca: Pedro Geraldo Pascutti / Banca: Antonio Caliri / Banca: Luis Gustavo Dias / Resumo: Entender a contribuição das interações eletrostáticas no processo de enovelamento e na estabilidade do estado nativo de proteínas é de grande relevância em biofísica molecular. Este trabalho possui duas frentes de estudos. Na primeira etapa é apresentado o estudo das interações eletrostáticas no processo de enovelamento utilizando modelos baseados em estruturas com cargas em dinâmica molecular com pH constante. O estudo foi realizado na parte N-terminal da proteína ribossomal L9 (NTL9), uma proteína com o mecanismo de enovelamento de 2 estados, reversível e realizado desde pH 1.0 até 12.0. Foi possível comparar os resultados das simulações com os resultados experimentais presentes na literatura e os dados obtidos indicam que o modelo proposto é capaz de capturar informações fundamentais sobre o processo de enovelamento referentes à estabilidade e dependência com pH. Na segunda etapa é apresentado o estudo sobre as interações eletrostáticas na estabilidade de enzimas com interesse na produção de bioetanol de segunda geração. O objetivo final deste trabalho é adequar as enzimas às condições do reator para a produção de bioetanol. Neste trabalho foi utilizada uma metodologia capaz de indicar possíveis mutações, pela otimização da interação carga-carga na superfície da proteína, que levam ao aumento de termostabilidade. Este trabalho conta com a colaboração do grupo experimental do Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE) que realizam os testes experimentais e as validações das mutações propostas / Abstract: The understanding of electrostatic interactions in protein folding process and in native state stability is important to molecular biophysics area. This work has two areas of interest. At first step it is presented the study about electrostatic interactions in the protein folding process using structure-based models in a constant pH molecular dynamics. It was used the N-terminal domain of ribosomal protein L9 (NTL9), which folding mechanism is a two-state pathway, fully reversible and foldable in a pH range from 1.0 to 12.0. The simulation results were compared with experimental results from literature and the obtained data indicates that the proposed model is capable of capturing essential features of folding mechanism about stability and pH dependence. At second step, it is presented the study about electrostatic interactions in stability of enzymes related with second generation bioethanol production. The final goal of this work is to adjust the enzymes to reactor conditions of bioethanol production. It was employed a method that can suggest rational mutation, based on optimization of charge-charge interactions, that leads to thermostability increase. This work can count on the collaboration of an experimental group of Brazilian Bioethanol Science and Technology Laboratory (CTBE) that performs the wet lab tests and validates the suggested mutations / Doutor

Orientador: Vitor Barbanti Pereira Leite / Coorientador: Ronaldo Junio de Oliveira / Banca: Antonio Francisco Pereira de Araújo / Banca: Jorge Chahine / Resumo: O estudo dos princípios físico-químicos que regulam o processo de enovelamento tornou-se central a fim de fornecer respostas sobre os mecanismos de enovelamento das proteínas. Neste contexto, a teoria do relevo da superfície de energia surge para apoiar os avan¸cos teóricos e experimentais na compreensão destes mecanismos. O panorama energético de proteínas globulares se assemelha a um funil de estruturas que são progressivamente enoveladas para o estado nativo, estado minimamente frustrado. É bem estabelecido que a adição de uma pequena quantidade de frustração energética aumenta a velocidade de enovelamento para certas proteínas. Neste trabalho, aplicamos o modelo baseado em estrutura Cα para simular um grupo de proteínas utilizando a ordem de contato (CO) como coordenada de reação, e descobrimos que CO e barreira de energia livre no estado de transição ( F) correlacionam bem com a variação na quantidade de contatos não-nativos ( A) no regime de frustração ideal. Descobrimos também que, F e A separam as proteínas simuladas por seus "motifs". Estes resultados computacionais são corroborados por um modelo analítico. Como consequência, o regime de frustração ótima para o enovelamento de proteínas pode ser previsto analiticamente / Abstract: The study of physicochemical principles which governs the folding process became central in order to provide answers for the protein folding mechanism. In this context, the energy landscape theory has been supporting theoretical and experimental advances in the understanding this mechanism. The energy landscape of globular proteins resembles a funnel of structures progressively folded en route to the native state, minimally frustrated state. It is well established that an addition of small amount of energetic frustration enhances folding speed for certain proteins. We applied the Cα structure-based model to simulate a group of proteins with the contact order (CO) as the reaction coordinate and we found that CO and free energy barrier at the transition state ( F) correlates with nonnative contacts variation ( A) at the optimum frustration regime. We also found that F and A cluster the simulated proteins by their fold motifs. These computational findings are corroborated by analytical model. As a consequence, optimum frustration regime for protein folding can be predicted analytically / Mestre

Orientador: José Roberto Ruggiero / Coorientador: Marcia Perez dos Santos Cabrera / Banca: Antonio Caliri / Banca: Luis Paulo Barbour Scott / Banca: Sabrina Thais Broggio Costa / Banca: Leandro Cristante de Oliveira / Resumo: Muitos peptídeos extraídos de plantas e secreções de animais exibem um amplo espectro de atividade antimicrobiana contra bactérias gram-positivas, negativas, fungos e parasitas. Devido a essa característica e ao crescente aumento da resistência dos microrganismos patogênicos às formas de tratamento convencionais, especula-se a utilização destes peptídeos como possíveis novos fármacos. Por isso, várias técnicas experimentais e teóricas que fazem uso de sistemas miméticos do ambiente membranar têm sido utilizadas para se estudar os mecanismos de ação desta classe de peptídeos. No presente trabalho, utilizam-se simulações por Dinâmica Molecular com o intuito de investigar a influência de algumas características de interação peptídeo-peptídeo e peptídeo-membrana sobre a eficiência biológica de Protonectinas e Jeleínas. Protonectina e Protonectina 1-6 são peptídeos antimicrobianos, o primeiro apresenta atividade hemolítica, de degranulação de mastócitos e quimiotática, enquanto o segundo apresenta somente a atividade quimiotática. Dados experimentais indicam que a associação destes dois peptídeos (proporção 1:1) gera uma forma de estrutura supramolecular agregada e também aumenta as atividades hemolíticas e de degranulação de mastócitos, enquanto a atividade quimiotática decresce acentuadamente, ou seja, em associação eles apresentam um comportamento mais acentuado de interação com membranas. Tendo em vista estes resultados, especulam-se, neste trabalho, quais as interações entre Protonectina/Protonectina 1-6 (mistura) que estariam associadas à formação de tal estrutura agregada e quais as implicações desta estrutura no mecanismo de interação com membrana. Os resultados das simulações em água e micela de SDS para estes peptídeos indicam que há a tendência de agregação entre Protonectinas puras e Protonectina/Protonectina 1-6, e que esta ocorre por meio de ligações por ... / Abstract: Many peptides extracted from plants and animal secretions exhibit a broad spectrum of antimicrobial activity against bacteria gram-negative, gram-positive, fungi and parasites. Due this characteristic and the increasing resistance of pathogenic microorganisms to conventional forms of treatment, it is speculated the use of these peptides as potential new drugs. Therefore, various experimental and theoretical techniques that make use of membrane mimetic systems have been used to study the mechanisms of action of this class of peptides. In this work, we use molecular dynamics simulations to understand the influence of some characteristics of interaction peptide-peptide and peptide-membrane on biological efficiency of the Protonectins and Jelleines. Protonectin and Protonectin 1-6 are antimicrobial peptides, the first shows hemolytic activity, mast cell degranulation and chemotaxis, while the second presents chemotactic activity. Experimental data indicate that the association between those two peptides (1:1) generates a supramolecular aggregate structure and also increases the hemolytic and mast cell degranulation activities, while the chemotactic activity decreases, i.e., in combination they exhibit accentuated behavior of the interaction with membranes. Based on these results in this work, we speculate, which the interactions between Protonectin/Protonectin 1-6 (mixture) that would be associated with the formation of aggregate structure and the implications of this structure in the interaction with membrane mechanism. The results of the simulations in water and SDS micelle for these peptides indicate that there is a tendency of aggregation between pure Protonectins and Protonectin/Protonectin 1-6, and that this occurs through intermittent hydrogen bonds. Furthermore, it was found that the electrostatic interactions between the mixture of peptides is less favorable than for the pure Protonectins, influencing the distance between the ... / Doutor