[pt] As proteínas e outros peptídeos são cadeias de aminoácidos que desempenham funções biológicas específicas dentro de um organismo. A funcionalidade dessas estruturas depende da sua organização tridimensional, portanto é importante determinar quais são os fatores que controlam o bom enovelamento. Se a sequência é conhecida em principio poder-se-ia predizer sua estrutura 3D mediante uma dinâmica molecular de todos os átomos da sequência e das moléculas de água circundantes, mas é claro que esse tipo de simulação é inviável com os recursos computacionais atuais. Alternativamente, consideramos modelos simplificados que levem em conta somente as características principais de cada monômero e das partículas do meio. Efetuamos simulações de dinâmica molecular, considerando interações do tipo Lennard Jones entre monômeros (distinguindo entre monômeros polares e hidrofóbicos) e adicionalmente incorporando uma força estocástica (Langevin) para complementar a influência do meio aquoso. Consideramos diversas sequências lineares, simétricas e de comprimento fixo, evoluindo no espaço bi ou tridimensional. Como resultado destas simulações, podemos descrever a evolução temporal no espaço de conformações mediante variáveis efetivas ou coordenadas de reação, tais como o raio de giro, a distância entre as extremidades ou o número de contatos entre monômeros não ligados. Da análise das séries temporais dessas variáveis efetivas, extraímos os coeficientes que permitem construir seja a equação diferencial estocástica do movimento das variáveis efetivas ou a equação de Fokker-Planck associada.
Estas equações para um número reduzido de graus de liberdade permitem, em princípio, obter informações sobre mudanças conformacionais, difíceis de acessar na descrição completa no espaço de fases original, de alta dimensionalidade. Discutimos as vantagens e limitações desta abordagem. / [en] Proteins and other peptides are aminoacid chains that perform
specific biological functions within an organism. The functionality of
these structures depends on their three-dimensional organization, so it
is important to determine what are the factors that control the proper
folding. If the sequence is known, in principle it would be possible to
predict its 3D structure by means of molecular dynamics of all atoms of
the sequence and the surrounding water molecules, but it is clear that this
type of simulation is not feasible with the current computational resources.
Alternatively, we consider simplified models that take into account only the
main characteristics of each monomer and the particles of the medium. We
have performed molecular dynamics simulations, considering the LennardJones-like
interactions between monomers (distinguishing between polar
and hydrophobic monomers) and additionally incorporating a stochastic
(Langevin) force to complement the influence of the aqueous medium. We
considered several linear sequences, symmetric, with fixed-length, evolving
in the tri or bi-dimensional space. As a result of these simulations, we
can describe the temporal evolution in the space of conformations through
effective variables or reaction coordinates, such as gyration radius, distance
between ends or number of contacts between unbound monomers. From
the analysis of the time series of the effective variables, we extract the
coefficients that allow to build the stochastic differential equation of motion
of the effective variables or its associated Fokker-Planck equation. These
equations for a limited number of degrees of freedom provide, in principle,
information on conformational changes, which are difficult to access in
the description of the original, high dimensional, phase. We discuss the
advantages and limitations of this approach.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:23611 |
| Date | 30 October 2014 |
| Creators | CARLOS ENRIQUE OLIVARES RODRIGUEZ |
| Contributors | CELIA BEATRIZ ANTENEODO DE PORTO |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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