FLORES, Marcelo Zimmer Sampaio. De aminoácidos a proteínas: medidas e cálculos ab initio de propriedades estruturais e eletrônicas de polimorfos cristalinos de glicina e a interação entre Clorotetraciclina e o receptor TetR. 2007. 177 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2007. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-22T19:22:59Z
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Previous issue date: 2007 / Glicina é o mais simples dos aminoácidos protéicos existentes e o único não quiral, tendo como cadeia lateral um átomo de hidrogênio. Na forma gasosa, ela se apresenta em forma não-iônica, enquanto que em solução ou cristal, ela assume uma forma iônica chamada de zwitterion. Embora em termos moleculares não exista L- ou D-glicina, ela apresenta grande versatilidade em sua forma cristalina, ocorrendo em várias fases polimórficas, dentre as quais as três principais são: ?-, ?- ou ?-glicina, contendo respectivamente quatro, duas e três moléculas por célula unitária. Na presente dissertação, foram realizados cálculos de primeiros princípios baseados na aproximação do gradiente generalizado da teoria do funcional da densidade (DFT-GGA) usando o funcional PBE para as seguintes formas de tratamento dos elétrons de caroço: todos os elétrons (TE), pseudopotenciais ultramacios e pseudopotenciais de norma conservada (NC). Critérios elevados de convergência foram adotados e os resultados estruturais obtidos coincidem satisfatoriamente com os resultados experimentais e teóricos existentes na literatura. A estabilidade cristalina foi estudada tanto pela energia por molécula, quanto pela análise populacional de Mulliken e energias de ligação dos elétrons de caroço. Foi obtida a seqüência ?>?>?, onde ? é o polimorfo mais estável, em detrimento da ordem de estabilidade obtida experimentalmente (?>?>?). Essa discordância, entretanto está em acordo com o já obtido por Chisholm et. al. (J. A. Chisholm et. al., Crystal Growth & Design 5(4), 1437, 2005). A absorção ótica foi calculada, e mostrou que o cristal de ?-glicina apresenta uma menor dependência com a polarização da radiação incidente que os outros polimorfos estudados. Todos os polimorfos apresentaram gaps indiretos na estrutura de banda. Além das simulações teóricas, foram feitas medidas de absorção ótica e espectroscopia de fotoelétron de raios-X (XPS) apenas em cristais de ?-glicina crescidos através do método de evaporação lenta de solvente. Da absorção, foi obtido um gap de energia de 5,11 ± 0.02 eV, enquanto que do XPS foram obtidas as energias de ligação dos elétrons em orbitais profundos para os átomos de C, N e O. Além disso, a análise do XPS detectou a presença de cloro e sódio, em baixas concentrações. A interpretação dos resultados experimentais foi feita comparando com os resultados obtidos teoricamente pelos três métdos descritos acima. A absorção calculada apresenta grande dependência com a polarização da radiação incidente, devido ao arranjo espacial das moléculas de glicina que cria uma resultante dipolar na direção 100. O XPS foi interpretado analisando as densidades parciais de estados eletrônicos obtidas através dos cálculos com TE, além da comparação entre os níveis de orbitais 1s para os átomos não hidrogênio. Nesse caso, a diferença entre os resultados experimentais e os teóricos foi inferior a 5%. Medidas de luminescência foram feitas em cristais de ?-glicina com temperaturas variando de 4 K a 300 K. Cálculos baseados na teoria do funcional da densidade dependente do tempo foram realizados e permitiram o assinalamento do pico em 3,4 eV no espectro de luminescência como sendo uma assinatura molecular. Por fim, como aplicação, foram calculadas as energias de interação do antibiótico Tetraciclina (Tc) com os resíduos de aminoácidos pertencentes ao sítio de ligação da proteína repressora Tet responsiva à Tc (TetR). Tc são uma família de antibióticos de largo espectro que exibem atividade contra um grande número de bactérias gram-positiva e gram-negativa. As energias de interação foram computadas para todos os resíduos da TetR (aminoácidos do sítio de ligação) interagentes com a Tc, a partir das posições atômicas obtidas experimentalmente e disponibilizadas no Protein Data Bank sob a identificação 2TCT. Os cálculos de energia foram realizados através da teoria do funcional da densidade com a aproximação do gradiente generalizado (DFT-GGA) em conjunto com o funcional híbrido de correlação e troca proposto por Becke-Lee-Yang-Parr (BLYP). Foi usado o conjunto de base numérica dupla com polarização (DNP) com um raio orbital de corte de 4,9 Å. Os resultados obtidos são coerentes com os já propostos, a menos de uma discrepância na interação entre a Met177 e a tetraciclina, que está muito mais intensa que a esperada. Apesar disso, os resultados sugerem que a metodologia empregada possa ser utilizada em outros sistemas, além de sugerir quais modificações na estrutura da Tc podem ser feitas de forma a potencializar a ação antibiótica.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufc.br:riufc/12376 |
| Date | January 2007 |
| Creators | Flores, Marcelo Zimmer Sampaio |
| Contributors | Freire, Valder Nogueira |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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