Programa de Pós-Graduação em Química

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Aplicação da teoria do funcional da densidade (DFT) e da teoria quântica de átomos em moléculas (QTAIM) no entendimento da oxidação anódica de poluentes promovida pelo ânodo de diamante dopado com boro (BDD)
(2020-01-31) Silva, Ámison Rick Lopes da; Huitle, Carlos Alberto Martinez; ; ; Silva, Djalma Ribeiro da; ; Albuquerque, Anderson dos Reis; ; Oliveira, João Bosco Lucena de; ; Xavier, Daniela Karla de Souza; ; Fonseca, Saulo Gregory Carneiro;
Na área de eletroquímica ambiental um foco central é a descontaminação de efluentes. Usando técnicas e materiais catalíticos que promovam a oxidação/mineralização da matéria orgânica presente no efluente. A eletroquímica aplicada a este contexto é considerada uma forma de tratamento que se enquadra na nos princípios da química verde, por exemplo, evita o uso de reagentes agressivos ao meio ambiente. A complexidade química que envolve a oxidação das moléculas poluentes é estudada, na literatura, passo a passo na intenção de entender e propor melhoras nos processos em nível molecular. Para o melhor entendimento dos fenômenos, o uso de métodos computacionais da área de química teórica, são utilizadas partindo do que é indicado pelos resultados experimentais, obtidos pela área de eletroquímica ambiental. As técnicas eletroanalíticas: voltametrias cíclicas (VC) e de pulso diferenciado (VPD), foram aplicadas no sistema utilizando a cafeína como analito; eletrólito suporte de H2SO4 e ânodo de diamante dopado com boro (BDD). O perfil eletroanalítico apresentado para este sistema resultou em um pico oxidativo que caracteriza a oxidação da cafeína como uma oxidação direta, ou seja, um pico que ocorre antes do potencial de descarga da água, indicando que a oxidação da cafeína ocorre diretamente na superfície do BDD. A partir das informações fornecidas pelas medições experimentais de VC e VDP, um cluster da superfície do BDD foi construído computacionalmente para verificar as interações da cafeína com o eletrodo, obtendo parâmetros energéticos e pontos de interações pelos cálculos da Teoria do Funcional da Densidade (DFT), Teoria Quântica de Átomos em Moléculas (QTAIM) e da Função de Localização Eletrônica (ELF). De acordo com os resultados da análise energética, obtidos a partir do DFT, as geometrias mais e menos estáveis foram determinadas por energia de interação (IE). Os dados topológicos das geometrias de interações foram obtidos usando QTAIM e ELF para verificar as influências que ocorreram durante a interação e correlacioná-las à IE. Em um outro sistema que trata de oxidação anódica com um cenário mais ativo usando o BDD para mineralizar poluente, o Eriocromo Black T (EBT), em solução na presença de cátions Mg2+ e Ca2+. Eletro-oxidação feita em batelada e monitorando a descontaminação por meio de Demanda Química de Oxigênio (DQO) e espectroscopia ultravioleta e visível (UV-VIS), o comportamento observado foi o inverso do relatado na literatura quando o tratamento utilizado foi eletro-fenton. Neste cenário, uso do DFT para obter as estruturas dos complexos formados entre EBT e os cátions, e posteriormente cálculos de QTAIM aplicados aos complexos, de maneira a analisar as ligações Metal-Ligante na estrutura dos complexos adultos formados. A densidade eletrônica nestas ligações revela a força dos complexos, de maneira que foi possível comparar a ordem de facilidade em sofrer a eletro-oxidação dentre os complexos formados, esta ordem de facilidade levou em consideração complexos com esfera de coordenação tri e hexavalente, para ambos os complexos de esferas de coordenação não houve alteração de resultados.
Avaliação computacional de inibidores de fosfolipase a 2 de peçonha de bothrops brazili
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-09-29) Diniz, Eduardo Augusto da Silva; Vieira, Davi Serradella; https://orcid.org/0000-0001-8353-6262; http://lattes.cnpq.br/4185159774625471; http://lattes.cnpq.br/0856200820997790; Albuquerque, Anderson dos Reis; Barbosa, Euzebio Guimarães; http://lattes.cnpq.br/3197108792266393; Freitas, Gutto Raffyson Silva de; Monteiro, Norberto de Kassio Vieira
A miotoxicidade causada por picada de serpentes surge como um dos principais problemas dos acidentes ofídicos, pois não é bem neutralizada pela soroterapia atual. Uma alternativa promissora é a busca por pequenas moléculas inibidoras que possam atuar eficientemente contra múltiplos componentes do veneno. A fosfolipase A2 (PLA2) é frequentemente encontrada no veneno de serpentes e geralmente está associada à miotoxicidade. Assim, representa um excelente alvo para a busca de novos tratamentos. Inicialmente foi estudado a interação da PLA2 com modelos de membrana compostas por 1-palmitoil-2-oleoil fosfatidilglicerol (POPG) e 1-palmitoil-2-oleoil fosfatidilcolina (POPC) para identificar os resíduos da proteína mais importantes para interação com a membrana. Posteriormente, analisou-se o efeito da temperatura na inibição das propriedades catalíticas da PLA2 do veneno de Bothrops brazili pelos ácidos rosmarínico (RSM) e clorogênico (CHL) através de abordagens experimentais e computacionais. Três temperaturas foram avaliadas (25, 37 e 50°C). Na seção experimental, ensaios enzimáticos mostraram que RSM é um melhor inibidor em todas as três temperaturas. A 50°C, a eficiência de inibição diminuiu significativamente para ambos os ácidos. Estudos de docking revelaram que ambos os ligantes se ligam ao canal hidrofóbico do dímero da proteína onde o fosfolipídio se liga no processo catalítico, interagindo com vários resíduos funcionais. Neste contexto, RSM apresenta melhores energias de interação devido a interações mais fortes com a cadeia B do dímero. Simulações de dinâmica molecular mostraram que RSM pode estabelecer interações seletivas com ARG112B de PLA2, que está localizado próximo a resíduos do suposto sítio de ruptura de membrana em estruturas PLA2-like. A afinidade dos ácidos RSM e CHL para PLA2 é ditada principalmente por interações eletrostáticas, especialmente interações estabelecidas com os resíduos ARG33B (para CHL) e ARG112B (RSM) e ligações de hidrogênio com o resíduo ASP89A. A incapacidade do CHL em estabelecer uma interação estável com o ARG112B foi apontada como o motivo de sua menor eficiência de inibição. A menor estabilidade conformacional da proteína promovida pelos ligantes a 37°C para CHL e a 50°C para RSM foi apontada como a razão da menor eficiência de inibição nessas respectivas temperaturas.
Avaliação da oxidação da Lignina do pseudocaule da bananeira catalisada por Co3O4: uma investigação experimental e teórica das propriedades da ligação BO4 com abordagem DFT, QTAIM e NCI
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-12-13) Kramer, Carlos Augusto Cabral; Santos, Luciene da Silva; Souto, Carlos Roberto Oliveira; 28467809949; http://lattes.cnpq.br/5481020781565211; http://lattes.cnpq.br/7591795264528020; Albuquerque, Anderson dos Reis; http://lattes.cnpq.br/4983201442276288; Santos, Anne Gabriella Dias; Fonseca, Saulo Gregory Carneiro; Silva, Ámison Rick Lopes da
A lignina é uma macromolécula natural que, em geral, é formada pelas unidades aromáticas siringuila (S), guiacila (G) e hidroxifenil (H). A partir de sua estrutura é possível a obtenção de moléculas de alto valor agregado, entretanto, os processos esbarram na necessidade da quebra da ligação que une estas unidades aromáticas, a ligação βO4, que, em geral, exige condições agressivas sob altas temperaturas e pressões. Focando no desenvolvimento de um método eficiente para oxidação da lignina, porém em condições brandas, experimentalmente foi estudada a oxidação da lignina de bananeira, na presença de gás oxigênio atmosférico e Co3O4 como catalisador heterogêneo, sob temperatura de 80°C e pressão ambiente. A concentração ideal do catalisador verificada foi de 1% (mol/mol), que após 54 horas de reação foi suficiente para a oxidação. Na avaliação pela modelagem computacional com uso dos orbitais de fronteira de Kohn-Sham, observou-se que a oxidação altera abruptamente a topologia eletrônica, reduzindo a energia de ligação em βO4 para todos os modelos considerados e os torna mais reativos. Através da Teoria Quântica de Átomos em Moléculas e da análise de Interações Não Covalentes, investigou-se as principais interações intramoleculares e suas propriedades relacionadas a ligação βO4. Foi observado que ligninas formadas por unidade G e S apresentam menor gap HOMO-LUMO e, portanto, são menos estáveis em comparação com os modelos formados por unidades H. Assim, como possuem mais interações de caráter repulsivo e desestabilizador que tornam a ligação βO4 mais fraca, porém, em algumas conformações específicas ligações de hidrogênio são observadas e fazem o efeito inverso. Isto permite concluir que, ligninas derivadas de madeira de lei (hardwood), naturalmente, são mais reativas e possuem menor energia de dissociação da ligação βO4, em comparação às ligninas derivadas de madeira macia (softwood) e de biomassa de plantas herbáceas. Contudo, todos os tipos de lignina se tornam mais reativas e tem a ligação βO4 mais fraca após a oxidação. Os resultados alcançados neste trabalho contribuíram para a construção de um entendimento a nível micro e macroscópio sobre as propriedades da lignina.
Caracterização e previsão de adsorção em materiais microporosos heterogêneos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-01-24) Montenegro, Danielle Lobo; Silva, Djalma Ribeiro Da; https://orcid.org/0000-0001-6902-149X; http://lattes.cnpq.br/2791074318745945; http://lattes.cnpq.br/3154345821589008; Albuquerque, Anderson dos Reis; http://lattes.cnpq.br/4983201442276288; Vieira, Davi Serradella; https://orcid.org/0000-0001-8353-6262; http://lattes.cnpq.br/4185159774625471; Silvino, Pedro Felipe Gadelha; https://orcid.org/0000-0002-0405-5813; http://lattes.cnpq.br/9764420521988412; Gonçalves, Daniel Vasconcelos; https://orcid.org/0000-0003-4286-8169; http://lattes.cnpq.br/7642194279500589; Oliveira, José Carlos Alexandre de; https://orcid.org/0000-0002-9137-7481; http://lattes.cnpq.br/2534664728783506
A simulação molecular é uma ferramenta poderosa para prever a adsorção de gases e para caracterizar materiais microporosos. As isotermas de adsorção foram calculadas usando o método de Monte Carlo aplicado ao ensamble Grande Canônico. Novo kernel de isotermas de N2 em γ-alumina e de SO2 em carbono ativado foram apresentados com diferentes tamanhos de poros para caracterizar a faixa de microporos da γ-alumina e para prever a adsorção de SO2 em materiais carbonáceos. A distribuição de tamanho de poros representativos da γ-alumina e do carbono ativado foram calculadas com isotermas de N2 a 77K. Uma caracterização complementar dos carbonos C141 e WV1050 foi obtida com isotermas de CO2 a 273 K. A coleção de isotermas de N2 em slit pores de γ-alumina apresentou um melhor desempenho na descrição da isoterma experimental de N2 do que os modelos baseados em poros cilíndricos, confirmando as evidências experimentais sobre a natureza morfológica da γ-alumina. Duas amostras de γ-alumina foram investigadas e observamos que 12 a 22% do volume total consiste em microporos, que não são caracterizados adequadamente com as aproximações do kernel cilíndrico. Pela primeira vez na literatura, o modelo rMD foi usado para predizer isotermas de adsorção de gases. As isotermas simuladas obtidas para o modelo de poros heterogêneos estão de acordo com os dados experiementais e reproduziram de forma satisfatória a adsorção de SO2 a 298 K nos carbonos ativados C141 e WV1050. O aprimoramento da previsão de caracterização deve melhorar o design de materiais microporosos adequados para diferentes aplicações de catálise e adsorção e a previsão de isotermas de adsorção de gases tóxicos, como SO2, em carbono amorfo por meio de técnicas de simulação molecular ajudará os pesquisadores, que trabalham com adsorção sob condições operacionais críticas, a projetar materiais adsorventes adequados para diferentes processos sem a necessidade de realizar testes experimentais laboriosos.
Desenvolvimento de complexos fenantrolínicos de manganês, cobalto e zinco com ácido kójico: síntese, estudo espectroscópico e eletroquímico
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-03-18) Lima, Beatriz Azevedo Galvão de; Castro, Pollyana Souza; https://orcid.org/0000-0001-6768-1865; http://lattes.cnpq.br/4538444915937772; http://lattes.cnpq.br/5839689136549394; Albuquerque, Anderson dos Reis; http://lattes.cnpq.br/4983201442276288; Pontes, Daniel de Lima; https://orcid.org/0000-0001-7770-0492; http://lattes.cnpq.br/1903229358912987; Sousa, Eduardo Henrique Silva de; Silva, Francisco Ordelei Nascimento da
O uso de metais em formulações farmaceuticas no tratamento e diagnóstico de doenças é algo antigo, contudo, foi a partir da descoberta das propriedades antitumorais da cisplatina que abriu-se os olhos da comunidade científica para a aplicação de complexos metálicos como quimioterápicos no tratamento de câncer. Nos últimos anos, complexos de manganês, cobalto e zinco destacam-se na literatura como promissores no tratamento de câncer, tanto pela baixa toxicidade, quanto pelas propriedades eletroquímicas e magnéticas, em especial para os metais Co e Mn. Diante disso, apresenta-se nesse trabalho, com o objetivo de contribuir com a química inorgânica de sistemas de Mn (II), Co (II) e Zn (II), a síntese e caracterização espectroscópica e eletroquímica de novos complexos com ligantes fenantrolina e ácido kójico do tipo [M(phen)(koj)2], onde M = Mn (II), Co (II) e Zn (II), phen corresponde a 1,10-fenantrolina e Hkoj a 5-hidroxi-2-(hidroximetil)-4H-piran-4-ona (ácido kójico). Todos os complexos foram sintetizados acrescentando o ligante Hkoj aos complexos precursores [M(phen)Cl2], com M = Mn (II), Co (II) e Zn (II), na proporção de 1:2 de precursor para ligante, utilizando água como solvente na presença hidróxido de potássio. Os compostos foram caracterizados pelas técnicas de espectroscopia vibracional na região do infravermelho (IV), espectroscopia de absorção eletrônica na região do UV e visível (UV-Vis) e voltametria cíclica (CV). Analisando os espectros vibracionais obtidos em pastilhas de KBr, nos sistemas [M(phen)(koj)2] tem-se a presença das bandas da fenantrolina nos complexos próximo a região 1427, 844 e 727 cm-1, além das bandas do ligante ácido kójico, com valores de estiramento em 1630, 1611, 1581, 877 e 548 cm-1. Os espectros eletrônicos dos complexos [M(phen)(koj)2] obtidos em meio aquoso apresentaram bandas intraligantes, na região do ultravioleta, que referem-se a transições eletrônicas da fenantrolina com absorção em aproximadamente 222, 268 e 291 nm, além da banda em torno de 320 nm referente ao íon kójico (koj-). No entanto, bandas d-d foram observadas apenas para os complexos de Co e Mn (II). Os voltamogramas cíclicos do Hkoj e dos complexos finais de Co e Mn (II) foram obtidos em KCl 0,1 mol.L-1, pH= 7,0, apresentando processos quase reversíveis para ambos metais. Para o cobalto tem-se o processo Co3+ /Co2+ e para o manganês Mn3+/Mn2+, além do processo oxidação irreversível do ligante Hkoj.
Desidratação catalítica do glicerol sob óxidos mistos de CuO/Al2O3/MxOy (MxOy = ZnO ou Fe2O3): estudo sobre a química de superfície
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-02-27) Barbosa, Felipe Fernandes; Braga, Tiago Pinheiro; https://orcid.org/0000-0001-9543-7368; http://lattes.cnpq.br/9170391410490804; https://orcid.org/0000-0002-1846-2233; http://lattes.cnpq.br/1536109877097445; Sachse, Alexander; Albuquerque, Anderson dos Reis; Henriques, Cristiane; Pergher, Sibele Berenice Castella; http://lattes.cnpq.br/5249001430287414
Como alternativa ao uso de combustíveis de origem fóssil, os biocombustíveis se consolidaram no mercado internacional. Nesse sentido, o biodiesel tornou-se uma excelente via, porém, em sua síntese é gerado o subproduto glicerol. A conversão do glicerol em produtos de maior valor agregado estimula a aplicação de diferentes possibilidades envolvendo a catálise heterogênea. Nesse trabalho foi testada a aplicação de uma série de catalisadores óxidos compostos a base de Fe, Al, Cu e outra de Zn, Al e Cu. Os resultados de DRX indicam diâmetro nanométrico e a presença dos óxidos de ZnO, Al2O3 e CuO. A espectroscopia Raman, Mössbauer e XPS sugerem a presença das fases presentes compostos por Fe2O3, Al2O3 e CuO. O 27Al RMN indica hexa coordenação do Al2O3, ao passo que os materiais constituídos de Zn apresentam coordenação tetra, penta e hexa na alumina. O FTIR com adsorção de piridina revelou alta acidez de Lewis em toda a série de catalisadores de Fe. O TPR, exibiu a faixa de redução dos sítios de Fe3+ e Cu2+, indicando a faixa de temperatura adequada para pré-tratamento. A adsorção/dessorção de N2 indicou a presença de micro-mesoporos, ao passo que a morfologia porosa foi observada pelas imagens de MEV e TEM. Em relação à performance dos catalisadores, o melhor material foi Fe10Al90Cu com conversão de 60% de glicerol e 92% de seletividade na formação de acetol com 17 % de coque segundo a TG. A interação entre os diferentes sítios ácidos de Lewis envolvidos nos mecanismos para formação de acetol e coque na superfície do catalisador são discutidos. Desse modo, a sinergia entre os sítios ativos obtidos no pré-tratamento com H2, com base nos mapas de superfície ρ(r) e V(r), obtidos por cálculos via teoria do funcional densidade, apontando que a presença de Cun+ aumenta drasticamente a seletividade na formação de acetol, característica mais importante do que a alta acidez de Lewis.
Estrutura eletrônica e ligações químicas em mecanismos de reações de substituição nucleofílica: análises topológica da densidade eletrônica total e de recobrimento
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-10-29) Santos Júnior, Carlos Vital dos; Souza, Miguel Ângelo Fonseca de; Moura Júnior, Renaldo Tenório de; 04892300403; http://lattes.cnpq.br/0649191185068299; http://lattes.cnpq.br/3530941218204965; http://lattes.cnpq.br/0510451470519455; Albuquerque, Anderson dos Reis; http://lattes.cnpq.br/4983201442276288; Silva, Júlio Cosme Santos da; http://lattes.cnpq.br/0911191668534666
O entendimento dos aspectos centrais dos mecanismos de reações químicas tem focado na descrição energética e estrutural dos PES (do inglês “profile energetic surface”). No entanto, métodos de análise de ligações químicas podem contribuir com informações cruciais na descrição destes mecanismos. Uma interessante reação química para aplicar análises de ligações químicas são as substituições nucleofílicas bimoleculares (SN2). Uma característica peculiar desta reação em fase gás é a dependência que a forma do PES apresenta em função da natureza do átomo central ou substituinte, normalmente atribuído a efeitos estéricos. O objetivo deste trabalho é aplicar os modelos QTAIM (quantum theory of atoms in molecules), OP (overlap properties) e LVM (local vibrational mode) no estudo das ligações químicas de interesse nos pontos estacionários das reações Cl– + XR3Cl (sendo que A = C, Si) e Cl– + BR2Cl (sendo que B = P e N), com R = H, F, Cl, Me e Et. Para as reações SN2@C e SN2@N, os reagentes e produtos estão separados por um estado de transição pentacoordenado(@C) ou tretacoordenado(@N), correspondente ao ponto de sela na PES. Por outro lado, para as reações SN2@Si e SN2@P, um complexo de transição pentacoordenado(@Si) e tetracoordenado (@P) estável foi observado. Os descritores da análise QTAIM (∇ 2𝜌𝐵𝐶𝑃 e 𝐻𝐵𝐶𝑃), propriedades de recobrimento (𝐽𝑂𝑃 𝑖𝑛𝑡𝑟𝑎) e as constantes de força LVM (𝑘𝑛 𝑎 ) foram obtidas para os sistemas estudados. As análises QTAIM indicam que as ligações C–R e N–R são mais covalentes que as ligações Si–R e P–R, devido aos valores mais negativos de 𝐻𝐵𝐶𝑃 e ∇ 2𝜌𝐵𝐶𝑃. Estes resultados concordam com as propriedades de recobrimento para as ligações C–R e N–R, indicando uma alta concentração de densidade nestas ligações quando comparada as ligações Si–R e P–R. Além disso, o método LVM (através das constantes de força 𝑘𝑛 𝑎 ) também revela que as ligações C–R e N–R são mais fortes do que as ligações Si–R e P–R. Por fim, a repulsão de recobrimento de Coulomb (𝐽𝑂𝑃 𝑖𝑛𝑡𝑟𝑎) é geralmente maior para as ligações C–R do que Si–R nos sistemas com formato XR3Cl, sugerindo que o efeito estérico experimentados pelo Cl– nas reações SN2@C está provavelmente associado com um aumento da natureza covalente das ligações C–R que concentra densidade eletrônica de forma mais eficiente do que a ligação Si–R. Concluímos que no caso SN2@C e @Si as propriedades das ligações químicas são predominantemente influenciadas pelas propriedades dos átomos centrais enquanto SN2@N e @P existe maior dependência ao tipo do grupo substituinte.
Estudo da dinâmica e caracterização estrutural da interface proteica em Quimeras Xilanase-XBP por simulação molecular
(2019-07-17) Diniz, Eduardo Augusto da Silva; Vieira, Davi Serradella; Pergher, Sibele Berenice Castella; ; ; ; Albuquerque, Anderson dos Reis; ; Monteiro, Norberto de Kassio Vieira;
No campo de biologia molecular e biotecnologia, proteínas possuindo duas ou mais atividades combinadas, aliada a uma estabilidade estrutural apropriada, vem apresentando uma ampla aplicação. Foram produzidas, há alguns anos, três enzimas híbridas/quimeras por uma estratégia semi-racional de fusão de proteínas, resultando na inserção de uma proteína ligadora de xilose (Xylose Binding Protein - XBP) a uma xilanase GH11, cuja função é degradar a xilana, principal componente da parede celular de vegetais. As enzimas produzidas apresentaram como característica uma eficiência catalítica na degradação da xilana de duas a três vezes maior do que a xilanase isolada além de aumentarem ainda mais sua atividade em presença de xilose, substância que naturalmente inibiria a xilanase isolada. A ativação por xilose ocorre via mecanismo alostérico. Atualmente, técnicas de simulação tais como a dinâmica molecular (DM) são as mais capazes de trazer informações detalhadas em nível atômico a respeito do comportamento estrutural de proteínas, porém estão limitadas em geral à escala de nanossegundos e estão sujeitas ao risco de as estruturas estarem presas em mínimos de energia locais. Nessa dissertação foram tratadas formas de contornar essas limitações com o uso de uma técnica computacionalmente menos exigente, o CONCOORD, para o caso de proteínas quiméricas com efeito alostérico. Técnicas estatísticas mais robustas (Análise do Componente Principal e Análise do Modo Funcional) foram usadas para os conjuntos conformacionais gerados, a fim de trazer maior esclarecimento sobre os movimentos funcionais em tais proteínas. Além disso, uma caracterização estrutural detalhada das interfaces proteicas formadas entre os domínios enzimáticos foi realizada visto que tal interface exerce papel fundamental no efeito alostérico. A análise FMA indicou que a estabilidade da interface está bem relacionada com um movimento específico, a rotação dos domínios xilanase e XBP em sentidos contrários, que mostrou correlação razoável com a energia interfacial para as quimeras 209, 262 e 271. Foi identificada a presença de resíduos interfaciais intermitentes, em especial nas quimeras 209 e 262. Observou-se que a ocorrência de uma variação conformacional alta ao longo das simulações realizadas está associada a uma alteração da energia interfacial, principalmente para as quimeras 209 e 262, ou seja, quando a proteína sofre alguma transição conformacional considerável a energia interfacial responde, aumentando ou diminuindo, o que está de acordo com a existência de resíduos interfaciais intermitentes. A detecção de tais resíduos é de grande importância para entender o mecanismo estrutural de estabilização e alosterismo determinado pela posição de inserção da XBP na xilanase. Os resultados obtidos aqui podem guiar uma proposição racional de mutações pontuais nas quimeras com o intuito de melhorar a estabilidade da interface protéica e, consequentemente, o efeito alostérico, como a inserção de pontes dissulfeto na interface priorizando os resíduos identificados na interface protéica. As enzimas híbridas mutantes produzidas in silico podem ser testadas experimentalmente pelos grupos colaboradores.
Investigação in silico da interação de peptídeos antimicrobianos análogos da Stigmurina com modelos de membranas
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-09-23) Oliveira, Igor Rafael Resende de; Vieira, Davi Serradella; Silva, Sérgio Ruschi Bergamachi; http://lattes.cnpq.br/4598559457867912; https://orcid.org/0000-0001-8353-6262; http://lattes.cnpq.br/4185159774625471; Fuzo, Carlos Alessandro; Albuquerque, Anderson dos Reis; http://lattes.cnpq.br/4983201442276288
A Stigmurina (Stig), peptídeo originário da peçonha do escorpião Tityus Stigmurus, e seus análogos (StigA8 e StigA18) se mostraram eficazes em estudos anteriores in-vitro e in-vivo (Larvas de Mariposa Galleria Mellonella). A Stig apresentando atividade antibacteriana sobre bactérias Gram-Positivas e os análogos em ambas, Gram-Positivas e Gram-Negativas. Com o objetivo de investigar detalhadamente a interação desses peptídeos com diferentes membranas bacterianas, a fim de estabelecer parâmetros estruturais para discutir o mecanismo de ação desses peptídeos, foram realizadas simulações de dinâmica molecular (DM) dos peptídeos Stig, StigA8 e StigA18 em modelos de membranas Gram-positivas e Gram-negativas. Sistemas com 1, 2 e 7 peptídeos foram simulados para investigar o efeito da concentração peptídica na perturbação das membranas. As simulações de DM foram realizadas usando o pacote de programas Groningen Machine for Chemical Simulations (Gromacs) 2018. As análises de perturbação e estabilidade foram realizadas com o MEMPLUG (Espessura da Membrana, Área por lipídios e Parâmetro de Ordem). As energias de interação intermolecular foram calculadas em função do tempo entre cada peptídeo e a membrana, mostrando que existe uma maior estabilização nas interações dos peptídeos análogos com as membranas bacterianas em comparação com a Stig. Parâmetros estruturais, como a fluidez da membrana e a área por lipídio, também foram avaliados. Os peptídeos análogos provocaram maior desordem na cauda lipídica das membranas bacterianas do que a Stig, caracterizando o maior efeito de perturbação causado pelos análogos. As membranas bacterianas sofreram um leve aumento em sua área superficial, o que se deu pela interação superficial e acoplamento na superfície da membrana por parte dos peptídeos. Por fim, das simulações para os sistemas concentrados (7 peptídeos) observou-se a formação de agregados, e consequentemente, uma maior perturbação local nas membranas, com drásticas reduções nas espessuras delas na região de interação. O presente trabalho corrobora os resultados experimentais e sugere que o mecanismo de ação desses peptídeos deve ser investigado por simulações mais longas, em concentrações que propiciem a formação de agregados.
Síntese, caracterização espectroscópica e eletroquímica de novos complexos de cobalto (III) com ligantes nitrogenados
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-07-29) Sena, Mágno Klebson Augustinho; Silva, Djalma Ribeiro da; Pontes, Daniel de Lima; https://orcid.org/0000-0001-7770-0492; http://lattes.cnpq.br/1903229358912987; http://lattes.cnpq.br/2791074318745945; http://lattes.cnpq.br/6625135267868584; Albuquerque, Anderson dos Reis; Medeiros, Wendy Marina Toscano Queiroz de
As regiões de hipóxia tumoral são atualmente uns dos principais alvos terapêuticos para a terapia anticâncer, devido, essas regiões estarem relacionadas com aumento da mortalidade e metástase, portanto, hoje na bioinorgânica busca desenvolver complexos metálicos que possam atuar como pró-drogas ativadas por hipóxia (HAPs). Os complexos de Cobalto (III) são amplamente estudados como HAPs por ser inerte, no entanto, ao ser reduzido a Co (II) apresentar uma labilidade (reativo) e liberar uma droga no ambiente tumoral. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo sintetizar novos complexos de cobalto com o ligante auxiliar o-fenentrolina (phen), e tendo os ligantes imidazol (imd), 4-aminopriridina (4apy) e 7-hidroxido-4-imidazolilmetilcumarina (S1) como pró-drogas. Com isso, foram sintetizados complexos cis- [Co(phen)2L2]n+, sendo L o ligantes Cl-, imd, 4apy e S1, e n igual a 1+ ou 3+. O ligante S1 foi sintetizado a partir de metodologia reportado na literatura e caracterizado por técnicas espectroscópicas (Uv-vis, fluorescência, IR, RMN), enquanto, os complexos sintetizados foram caracterizados por técnicas espectroscópicas e eletroquímicas. A partir dos espectros vibracionais e ressonância foi possível confirmar a estrutura do ligante S1, é por meio dos dados de absorções e fluorescência identificar pKa de aproximadamente 7,5 para o ligante, além da fluorescência possuir uma forte dependência com o pH e solvente. Os espectros de IR para os complexos confirmaram a coordenação dos ligante por apresentarem estiramentos característicos de phen (C=N), imd (N-H), 4apy (N-H) e S1 (C=O). Os espectros de eletrônicos em DMSO apresentaram bandas intraligantes na região de 200 a 400 nm e as transições d-d em 534 e 612, 487, 462 e 530, 475 nm para os complexos cis-[Co(phen)2L2]n+ com L =cloretos, imd, S1 e 4apy, respectivamente. Além disso, verificou-se a seguinte relação para o desdobramento do campo ligante Cl- < S1 < imd < 4apy. A partir da fluorescência do complexo contendo o ligante S1, foi possível observar uma banda de emissão na região de 472 nm. Adicionalmente, os voltamogramas cíclicos dos complexos cis-[Co(phen)2L2]n+ apresentaram dois pares redox para o metal, CoIII/II e CoII/I, com potenciais de E1/2 entre 380 a 460 mV para CoIII/II e -860 a -750 mV para CoII/I, apresentando processo redox dentro da faixa de meio biológico para geração de espécies reativas de oxigênio.

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