Conceito de Modelação Molecular
A
Modelação Molecular é um conjunto de técnicas, in silico,
para representar e manipular estruturas e
reações
moleculares. Nos últimos anos, os avanços no desenvolvimento de novos
modelos matemáticos e da física, nomeadamente a mecânica quântica, os
quais descrevem fenómenos químicos, e o desenvolvimento de interfaces de
programas mais intuitivas, acoplado com a disponibilidade de hardware
mais rápido, prático e menos dispendioso, tem providenciado a
possibilidade de desenvolver novas ferramentas computacionais. As
técnicas de investigação tradicionais, em conjunto com as novas
ferramentas computacionais, são utilizadas para analisar as propriedades
estruturais de determinados compostos, e para desenvolver uma relação
que ligue essas propriedades com a atividade observada do composto. Por
sua vez, estas ligações ou regras podem ser utilizadas para prever as
propriedades e atividades de outras estruturas moleculares. Deste modo,
os métodos de Modelação Molecular são utilizados para investigar
diversas propriedades em sistemas biológicos, tais como, estrutura,
dinâmica, propriedades de superfície e termodinâmica e o seu
relacionamento com a atividade biológica. Esta pode ser o folding
das proteínas, catálise enzimática, estabilidade, alterações de
conformação, e a sua ligação a proteínas, DNA e outros componentes
biológicos.
Para
prever
uma estrutura de determinada proteína são aplicados métodos empíricos,
que são derivados da análise de estruturas de proteínas conhecidas e de
algumas conclusões retiradas. Durante o processo de evolução, as
proteínas tendem a preservar a sua estrutura. Isto permite prever a
estrutura de determinada proteína com base no conhecimento da estrutura
de uma outra proteína relacionada evolutivamente, o que se denomina por
modelação comparativa ou modelação por homologia. Sabe-se
também que mesmo quando a sequência de diferentes proteínas não indica
uma relação evolutiva, essas proteínas podem ter uma estrutura
semelhante. Em adição, as proteínas são constituídas por subestruturas
locais semelhantes. Motivos estruturais podem ser explorados por
fragment based methods, sendo o mais utilizado o Rosetta. Esta
estratégia consiste em construir várias conformações alternativas da
proteína, utilizando combinações diferentes de motivos, e selecionando o
melhor modelo ao otimizar uma função de fitness sequência-estrutura,
semelhante ao que é feito no método seguinte. Os métodos denominados
fold recognition methods são utilizados para identificar proteínas
que partilhem uma semelhança estrutural com a proteína alvo com base no
mesmo tipo de função que o método anterior. Estes métodos procuram na
base de dados todas as estruturas para construir o modelo da proteína
alvo e depois avaliam a possibilidade dos resultados.
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