Estudos mecanísticos por dinâmica molecular MD

Simulações em escala atômica para entender como proteínas, membranas e complexos se movem, e como esse movimento sustenta a função.

6 projetos

Análise molecular e produção de proteínas multiepítopo para o diagnóstico sorológico de dengue

Clarissa Rodrigues de SouzaBSc.

A dengue é uma arbovirose de grande impacto mundial, cujo diagnóstico sorológico é dificultado pela ocorrência de reações cruzadas com outros flavivírus, como o Zika. Neste contexto, foram desenvolvidas e aprimoradas proteínas multi-epítopo recombinantes (RMPs) destinadas à detecção de anticorpos anti-dengue. As análises de dinâmica molecular e docking molecular são empregadas para avaliar a estabilidade estrutural, a flexibilidade e as interações das RMPs com anticorpos anti-dengue e anti-Zika. As proteínas foram expressas em sistema heterólogo, purificadas e posteriormente avaliadas quanto à sua antigenicidade por meio de ensaios de ELISA indireto. Dessa forma, busca-se contribuir para o desenvolvimento de biomarcadores com maior sensibilidade e especificidade para o diagnóstico sorológico da dengue.

Análise em dinâmica molecular da interação do inibidor BIBR 1532 com o bolso alostérico na enzima h-TERT

Danielle Jesus Marques

A telomerase é uma enzima essencial para a manutenção dos telômeros, regiões localizadas nas extremidades dos cromossomos que desempenham importante papel na estabilidade do material genético. A subunidade catalítica hTERT é responsável pela atividade enzimática da telomerase e, por isso, constitui um importante alvo para estudos relacionados à modulação de sua atividade. Este projeto tem como objetivo investigar, por meio de abordagens computacionais, a interação do inibidor BIBR1532 com a hTERT, com foco em seu possível modo de interação em uma região alostérica da enzima. Para isso, são utilizadas ferramentas de análise e modelagem estrutural, como PyMOL e Boltz-2, para preparação, visualização e predição das estruturas moleculares. A partir dessas estruturas, pretende-se avaliar aspectos conformacionais e dinâmicos do complexo proteína-inibidor, buscando compreender como a interação com o BIBR1532 pode influenciar as propriedades estruturais da hTERT.

Equipe: Amanda Macedo Leandro

Análise estrutural e dinâmica molecular do modelo de complexo ternário entre PrPC, integrina αvβ5 e irisina

Hanna Silva Senna

O projeto tem como objetivo montar um modelo computacional de interação entre PrPC, Integrina αvβ5 e Irisina, e investigar a possibilidade de que a Proteína Prion Celular (PrPC) participe da interação entre a irisina e a Integrina αvβ5.

Equipe: Orientação: Sergio Teixeira Ferreira, Pedro Geraldo Pascutti e Nathália dos Santos Faria

Solvente implícito no refinamento de hipóteses estruturais de ApoE: Limitações, perspectivas e implicações para dinâmica molecular

Luiz Antônio Freitas

A Doença de Alzheimer (DA) é uma doença neurodegenerativa na qual a apolipoproteína E (ApoE), especialmente a isoforma ApoE4, desempenha papel importante na progressão da doença. A substituição Cys112Arg diferencia ApoE3 de ApoE4 e pode alterar sua estabilidade, conformação e propriedades eletrostáticas. Este trabalho teve como objetivo avaliar o impacto dessa mutação na estabilidade estrutural da ApoE e estabelecer protocolos reprodutíveis para simulações de dinâmica molecular com solvente implícito. Modelos de ApoE3 e ApoE4 foram submetidos a simulações de 2 μs, em triplicata, utilizando AMBER 25 e NAMD3, sob diferentes constantes dielétricas (ε = 2, 20 e 80). Os testes revelaram limitações importantes dos modelos avaliados: no AMBER 25, foram observadas instabilidade e perda da estrutura durante as simulações, enquanto no NAMD3 o custo computacional permaneceu elevado, contrariando a expectativa de maior eficiência. Os resultados destacam a necessidade de otimização dos protocolos de solvente implícito para estudos de proteínas em escalas temporais longas. Como perspectivas, serão investigadas as interações das isoformas ApoE3 e ApoE4 com modelos explícitos de membrana e ampliado o benchmarking para modelos coarse-grained e ultra-coarse-grained utilizando AMBER, NAMD e OpenMM.

Equipe: Luiz Antônio Dias da Silva Freitas (IC); Mateus Veiga de Araújo (Coorientador); Pedro Henrique Monteiro Torres (Orientador)

Design de peptídeos baseado em resíduos-chave da interação entre a proteína príon celular (PrPᶜ) e a irisina

Nathália dos Santos FariaPhD.

As exercinas são moléculas liberadas na corrente sanguínea pelo tecido muscular como resposta à contração durante o exercício físico, possuindo efeitos benéficos para diversos órgãos e tecidos. Dentre essas, está uma miocina clivada da proteína FNDC5 (Fibronectin type III domain-containing protein 5), chamada irisina. Achados prévios sugerem que a irisina exerce seu efeito neuroprotetor, promovendo o resgate da memória e da plasticidade sináptica em modelos da doença de Alzheimer (DA). Esse efeito está associado à ativação de vias de sinalização intracelular que levam a produção de mediadores neuroprotetores. Essa sinalização pode ser desencadeada pela interação da irisina com receptores presentes na membrana dos neurônios, como a integrina αV/β5. Entretanto, outras proteínas de superfície celular também podem participar da modulação dos efeitos biológicos promovidos por essa miocina. Levantamos a hipótese que um desses receptores seja a proteína prion celular (PrPC), que, no contexto fisiológico, participa da ativação de vias de sinalização intracelular envolvidas na geração de mediadores neuroprotetores incluindo as vias MAPKs/ERK e AMPc, também descritas como alvos da sinalização induzida pela irisina. Um outro fator reforça essa hipótese, é o fato de a PrPC interagir com proteínas contendo domínios de fibronectina. Considerando que a irisina é gerada através da clivagem proteolítica da proteína FNDC5 (Fibronectin type III domain-containing protein 5), que possui um domínio do tipo fibronectina III, propõe-se que a PrPC, reconhecida por interagir com proteínas contendo esse domínio, possa atuar como um receptor para a irisina. Desse modo, a interação entre ambas poderia intermediar, ao menos em parte, os efeitos neuroprotetores atribuídos a essa miocina. Com base em achados prévios do nosso grupo, que sugerem a existência de um domínio de interação entre a PrPC e a irisina, este trabalho busca propor peptídeos derivados da irisina a partir da identificação dos resíduos-chave envolvidos na interação com a proteína príon. Para isso, serão empregados métodos de Mecânica Clássica, incluindo Docking Molecular e simulações de Dinâmica Molecular, com o objetivo de obter um complexo estruturalmente estável e mapear a interface de interação entre a PrPC e os peptídeos propostos. Posteriormente, serão aplicados métodos de Mecânica Quântica (MQ) para investigar se os resíduos presentes na interface de interação estão envolvidos em interações intermoleculares e processos de transferência de carga. A integração entre abordagens de Mecânica Clássica e Mecânica Quântica permitirá uma caracterização estrutural e eletrônica detalhada do complexo, fornecendo uma base racional para a seleção de peptídeos candidatos com potencial de ligação à PrPC. Esses resultados poderão orientar estudos experimentais futuros destinados a avaliar a capacidade desses peptídeos de interagir com a PrPC e modular vias de sinalização associadas à neuroproteção.

Equipe: Nathália dos Santos Faria, Pedro Pascutti, Sérgio Ferreira (externo)

Investigação do confinamento de movimentos funcionais em campos elétricos intrínsecos na otimização da catálise enzimática por modelagem e dinâmica molecular

Samuel de Araujo Cruz SilvaBSc.

Investigação da influência do campo elétrico intrínseco na dinâmica conformacional de enzimas por meio de modelagem e simulações de dinâmica molecular, avaliando como alterações na distribuição de cargas elétricas, provocadas por mutações pontuais, afetam os movimentos funcionais, a estabilidade estrutural e a paisagem conformacional.

Equipe: Samuel de Araujo Cruz Silva - Pedro Geraldo Pascutti