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Simulação computacional por dinâmica molecular de biomembranas lipídicas: extensão e validação de modelos coarse-grained para lipídios hidroperoxidados e colesterol (2018)

  • Authors:
  • Autor USP: SIANI, PAULO - FFCLRP
  • Unidade: FFCLRP
  • Sigla do Departamento: 593
  • Subjects: QUÍMICA; MOLÉCULA; COLESTEROL; LIPÍDEOS
  • Language: Português
  • Abstract: Junto a experimentos e teorias, a simulação computacional por Dinâmica Molecular (DM) constitui parte fundamental do método científico moderno. A premissa da técnica é acessar propriedades estruturais e dinâmicas de sistemas multicorpos onde o tratamento analítico é impraticável. O estado da arte em computação de alto desempenho tem possibilitado a inclusão de uma maior complexidade aos modelos, permitindo o estudo de bicamadas lipídicas multicomponentes constituídas por centenas de milhares de lipídios. Mesmo com o avanço computacional, a impossibilidade de alcançar escalas temporais e espaciais por simulação que sejam equivalentes às da experimentação real ainda se mantém. O método coarse-grained (CG) tem emergido como meio para explorar de forma mais eficiente o espaço de fase. Este método consiste basicamente de um processo de simplificação do sistema que transforma grupos de átomos em sítios de massa puntiforme que interagem através de potenciais efetivos. A redução nos graus de liberdade do sistema possibilita a propagação do movimento em passos de tempo maiores, ao mesmo tempo em que reduz o número total de interações entre partículas do sistema. Este trabalho contempla os resultados obtidos de dois projetos independentes, confluentes no sentido de estender novos modelos lipídicos para o campo de força ELBA. O primeiro projeto consistiu em desenvolver e simular modelos CG para os principais produtos gerados no processo de hidroperoxidação dos fosfolipídios DOPC e POPC. Uma perspectiva da literatura existente acerca de simulações de sistemas contendo espécies lipídicas oxidadas e os resultados experimentais são apresentados. Com o intuito de testar o potencial dos modelos desenvolvidos, os campos de força MARTINI e ELBA foram comparados. Foi demonstrado que o tratamento eletrostático superior dos modelos ELBA pôde resolver conflitosprévios entre medidas experimentais e simulações. O segundo estudo propôs um novo modelo CG para o colesterol (CHOL) baseado no campo de força ELBA. Uma característica única do novo modelo CHOL é o tratamento eletrostático modelado por dipolos pontuais explícitos interagindo através de uma permissividade de vácuo ideal. Os parâmetros do modelo CHOL foram obtidos de forma sistemática, reproduzindo a energia livre de particionamento membrana/água do colesterol obtida por simulações atomísticas de referência. Aplicações do modelo para misturas binárias DPPC/CHOL cobriram o intervalo de concentração de CHOL recorrente em membranas plasmáticas de células eucarióticas. O modelo CHOL desenvolvido teve sucesso na predição dos principais comportamentos lipídicos observados experimentalmente
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 07.05.2018

  • How to cite
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    • ABNT

      SIANI, Paulo; DIAS, Luís Gustavo. Simulação computacional por dinâmica molecular de biomembranas lipídicas: extensão e validação de modelos coarse-grained para lipídios hidroperoxidados e colesterol. 2018.Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, 2018.
    • APA

      Siani, P., & Dias, L. G. (2018). Simulação computacional por dinâmica molecular de biomembranas lipídicas: extensão e validação de modelos coarse-grained para lipídios hidroperoxidados e colesterol. Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto.
    • NLM

      Siani P, Dias LG. Simulação computacional por dinâmica molecular de biomembranas lipídicas: extensão e validação de modelos coarse-grained para lipídios hidroperoxidados e colesterol. 2018 ;
    • Vancouver

      Siani P, Dias LG. Simulação computacional por dinâmica molecular de biomembranas lipídicas: extensão e validação de modelos coarse-grained para lipídios hidroperoxidados e colesterol. 2018 ;


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