Batıcılık

As energias de interação entre as três cadeias do T3-785 foram determinadas por cálculos de Mecânica Quântica na luz da Teoria do Funcional da Densidade (DFT) e do método de Fracionamento Molecular com Capuzes Conjugados (MFCC), originado com base na teoria termoquímica (GORDON et al., 2012). Nessa técnica, a descrição energética de um macrosistema pode ser calculada a partir da Hamiltoniana de Schrödinger das partes (fragmentos) que o formam. Dessa forma, há a redução do custo computacional de forma a viabilizar a utilização de métodos precisos como a DFT. Os princípios teóricos envolvidos já foram testados e validados, principalmente em sistemas protéicos (ZHANG; ZHANG, 2003; ZHANG; ZHANG, 2005; MEI et al., 2005; DA COSTA et al., 2012; ZANATTA et al., 2014; MARTINS et al., 2013; RODRIGUES et al., 2013; RIBEIRO, 2014).

Antes da aplicação do método, foi preciso identificar quais interações resíduo-resíduo teriam suas energias quantificadas. Para isso, foi desenhada uma esfera imaginária com raio igual a 8.0 Å partindo de cada aminoácido de interesse (Ri) a fim de englobar aminoácidos

(Rj), de outras cadeias adjacentes. Desse modo, fechamos sítios de interação para os 90

resíduos de aminoácidos do T3-785, seguindo a ordem: resíiduos da cadeia A interagindo com a cadeia B (subsistema AB); resíduos B interagindo com C (subsistema BC); e resíduos de

Após essa etapa, inciou-se o fracionamento do sistema seguindo o método MFCC. Para cada Ri, foram constituídos quatro fragmentos. O primeiro, Ci-1RiCi+1-Cj-1RjCj+1, é formado

pelos resíduos Ri e Rj,juntamente com aqueles que os antecedem/sucedem, no caso, Ci-1/Ci+1

e Cj-1/Cj+1, respectivamente. Subsequentemente, retirou-se apenas Ri e apenas Rj, para a

obtenção, respectivamente, do segundo, Ci-1RiCi+1-Cj-1Cj+1, e do terceiro, Ci-1Ci+1-Cj-1RjCj+1, fragmentos. Com o mesmo raciocínio, o quarto fragmento, Ci-1Ci+1-Cj-1Cj+1, foi construído pela exclusão concomitante de Ri e Rj.

Os resíduos subjacentes e adjacentes _{s o ha ados de capuzes e estão presentes} no intuito de representar de maneira confiável o ambiente químico e eletrônico circundante ao Ri e Rj (CHEN; ZHANG, 2004). Ainda nesse intuito, cada molécula de água foi anexada,

como parte integrante, ao resíduo mais próximo com o qual estivesse fazendo ligação de hidrogênio. Caso a molécula de água não estivesse realizando nenhuma ligação de hidrogênio, ela era anexada ao resíduo mais próximo. Assim, foram considerados os efeitos de microsolvatação no cálculo do vínculo energético entre Ri e Rj.

A energia de interação interacadeia do tipo resíduo-resíduo, EI(Ri– Rj), foi calculada

pela equação:

EI (Ri – Rj) = E(Ci-1RiCi+1-Cj-1RjCj+1) - E(Ci-1RiCi+1-Cj-1Cj+1) - E(Ci-1Ci+1-Cj-1RjCj+1) + E(Ci-1Ci+1-Cj-1Cj+1) (1)

E(Ci-1RiCi+1-Cj-1RjCj+1) é a energia total do fragmento formado pelos dois resíduos que

interagem mutualmente e seus capuzes; o termo E(Ci-1RiCi+1-Cj-1Cj+1) corresponde à energia

do resíduo Ri com seus capuzes Ci-1Ci+1, juntamente com a energia dos capuzes Cj-1Cj+1 de Rj;

já E(Ci-1Ci+1-Cj-1RjCj+1), é a energia do sistema formado por Rj e demais capuzes; finalmente,

E(Ci-1Ci+1-Cj-1Cj+1) indica a energia do fragmento formado apenas pelos capuzes de Ri e Rj. Uma representação esquemática desse processo pode ser visualizada na Figura 9.

Figura 9 – Método de Fracionamento Molecular com Capuzes Conjugados (MFCC) exemplificado pelo cálculo energéticos da interação resíduo-resíduo entre Pro7 (cadeia A) e Hyp38 (cadeia B).

Fonte: Elaborada pelo autor

Neste trabalho, os cálculos energéticos foram realizados através de simulações quânticas executadas dentro do formalismo da teoria do funcional da densidade (DFT), utilizando a aproximação da densidade local de Perdew-Wang (LDA-PWC) e a aproximação do gradiente generalizado de Perdew-Burke-Ernzerhof (GGA-PBE) para a determinação do potencial de troca-correlação (PERDEW; BURKE; ERNZERHOF, 1996) juntamente com uma base de precisão numérica dupla mais polarização (DNP) para expansão das funções de onda de Kohn-Sham, levando todos os elétrons em consideração explicitamente com spin irrestrito. Deley (1999) e Inada e Orita (2008) apontam para uma elevada precisão e um erro de sobreposição de base (BSSE) praticamente irrelevante desse conjunto de base. O DNP é comparável ao conjunto de base gaussiano 6-311+G(3df,2pd), que tem um vasto conjunto de funções de polarização/difusas e uma eficaz correlação eletrônica (INADA; ORITA, 2008; DELLEY, 1990).

Para garantir a qualidade da descrição das energias atômicas, o programa foi conFigurado na precisão Fine durante a integração numérica da Hamiltoniana do sistema, raio de corte do orbital de 5,5 Å e limiar de convergência do campo autoconsistente (SCF) ajustado para uma variação de energia de até 10-6 _Ha.

É bem estabelecido que a adição de termos de dispersão em cálculos DFT é de extrema importância na descrição qualitativa correta das ligações não-covalentes de um sistema (ANTONY et al., 2011; GRIMME, 2012). Antony e Grimme (2012) demonstraram que a técnica de MFCC, em conjunto com tais termos, tratou adequadamente acerca de aspectos como troca-repulsão, eletrostática, indução e dispersão em um complexo proteína-ligante. Dessa forma, ele foi preciso e eficiente na modelagem das interações intermoleculares do sistema.

Um estudo recente avaliou a eficácia das correções de dispersão de Grimme (GRIMME, 2006), de Ortmann-Bechstedt-Schmidt (ORTMANN; BECHSTEDT; SCHMIDT, 2006), e de Tkatchenko-Scheffler (TS) (TKATCHENKO; SCHEFFLER, 2009) durante cálculos energéticos e de propriedades eletrônicas do sistema porfirina-fluoreno, rico em interações não-covalentes. Basiuk e Henao-Holg (2014) observaram que os resultados obtidos com GGA/PBE/Grimme e a correção OBS proporcionam uma melhor descrição das pontes de hidrogênio (H-Bond) e interações de van der Waals (vdW) em cálculos de propriedades diversas baseadas na teoria do funcional da densidade (BASIUK; HENAO-HOLG, 2014).

Com a necessidade de descrever adequadamente as forças intermoleculares entre os resíduos de aminoácidos da tripla-hélice do T3-785, os métodos OBS e Grimme foram utilizados nos cálculos LDA-PWC e GGA-PBE, respectivamente. Desse modo, seis termos estão contidos no momento que a energia de interação entre dois resíduos de interesse localizados em cadeias adjacentes do colágeno T3-785 é descrita: (1) repulsão próton-próton + (2) atração elétron-próton + (3) repulsão coulombiana elétron-elétron de natureza clássica + (4) energia cinética dos elétrons + (5) energia de troca elétron-elétron não-clássica + (5) energia de correlação, o qual descreve o mivimento correlacionado de elétrons com spins opostos.

De forma a evitar um montante de valores numéricos muito extenso, os dados expostos nesta tese restringem-se àqueles gerados pelo LDA-PWC-OBS. Contudo, é importante esclarecer que absolutamente nenhuma conclusão aqui aferida contrapõe-se aos dados gerados via GGA-PBE-Grimme.