[pt] O problema da predição das estruturas de proteínas (Protein Structure Prediction (PSP)) é um dos desafios mais importantes na biologia molecular. Pelo fato deste problema ser muito difícil, têm sido propostos diferentes modelos simplificados para resolvê-lo. Um dos mais estudados é o modelo, Hidrofóbico-Polar (HP), o modelo HP fornece uma estimativa da energia da proteína com base na soma de interações entre pares de aminoácidos hidrofóbicos (contatos H-H). Entretanto, apesar das simplificações feitas no modelo HP, o problema permanece complexo, pertencendo à classe NP-Difícil. Muitas técnicas têm sido propostas para resolver este problema entre elas, técnicas baseadas em algoritmos genéticos. Em muitos casos, as técnicas baseadas em AG foram usadas com sucesso, mas, no entanto, abordagens utilizando AG muitas vezes não tratam adequadamente as soluções geradas, prejudicando o desempenho da busca. Além disso, mesmo que eles, em alguns casos, consigam atingir o mínimo de energia conhecido para uma conformação, estes modelos não levam em conta a forma da proteína um fator muito importante na hora de obter proteínas mais compactas. Foi desenvolvido um algoritmo genético multiobjetivo para PSP no modelo HP, de modo de avaliar de forma mais eficiente, as conformações produzidas. O modelo utiliza como avaliação uma combinação baseada no número de colisões, número de contatos hidrofóbicos, compactação dos aminoácidos hidrofóbicos e hidrofílicos, obtendo, desta forma estruturas mais naturais e de mínima energia. Os resultados obtidos demonstram a eficiência desse algoritmo na obtenção de estruturas proteicas compactas providenciando indicadores da compactação dos aminoácidos hidrofóbicos e hidrofílicos da proteína. / [en] The problem of protein structured prediction (PSP) is one of the most important challenges in molecular biology. Because this problem is very difficult, different simplified models have been proposed to solve it. One of the most studied is the Hydrophobic-Polar model HP this model provides an estimate of the protein energy based on the sum of hydrophobic contacts. However, despite the simplifications made in the HP model, the problem remains complex, belonging to the class of NP-Hard problems. Many techniques have been proposed to solve this problem as genetic algorithms. In many cases the GA techniques have been used successfully, but, however, with GA approaches often do not adequately address the generated solutions, impairing the performance of the search. Furthermore, in some cases would attain the minimum energy for a known conformation, these models do not take care the protein shape, a very important factor to obtain more compact proteins. This work developed a multiobjective genetic algorithm to PSP in HP model evaluating more efficiently, the conformations produced. This model is a combination of assessment based on the collisions numbers, hydrophobic contacts, hydrophobic and hydrophilic core compression, obtaining thus more natural structures with minimum energy. The results demonstrate the efficiency of this algorithm to obtain protein structures indicators providing compact compression of the hydrophobic and hydrophilic core protein.

[pt] As doenças trasmitidas pelo sangue, assim como a necessidade de bancos de sangue para um pronto auxílio em casos de acidentes tem estimulado esforços para desenvolver substitutos do sangue. A albumina serica humana (HSA do ingles Human Serum Albumin) é a proteína mais abundante no plasma sanguíneo. A molécula heme é a transportadora de oxigênio no sangue. Portanto, um estudo detalhado da interação HSA/heme seria útil em pesquisas que visam tornar o complexo HSA-heme em um substituto do sangue. Nesta tese, foram usadas técnicas de dinâmica molecular e ferramentas estatísticas para estudar o sistema HSA-heme em solvente explícito. Tanto o ligante quanto a proteína foram também estudados separadamente em meio aquoso. Dentre outros resultados, nosso estudo revelou a organização da água circundante, os efeitos da ligação do heme na HSA, os mecanismos moleculares da ligação do heme, os movimentos coletivos da proteína livre e ligada, assim como também os aminoácidos que atuam como dobradiças moleculares na mudança conformacional que sofre a proteína ao ligar o heme. / [en] Diseases transmitted through the blood, as well as the need for blood banks to help in case of accidents, stimulated efforts to develop blood substitutes. The human serum albumin (HSA) is the most abundant protein in blood plasma. The heme molecule is the carrier of oxygen in the blood. Therefore, a detailed study of the interaction HSA/heme could give useful insights in the research aimed to convert the HSA-heme complex into a blood substitute. In this thesis, molecular dynamics techniques and statistical tools were applied to study the HSA-heme system in explicit solvent. Both ligand and protein were also studied separately in aqueous medium. Among other results, our study reveals the organization of the surrounding water, the effects of the heme upon its binding to HSA, the molecular mechanisms for heme binding, the collective motions of the protein with and without the heme, as well as the amino acids that act as molecular hinges in the conformational change between the free and bound forms of the protein.