Comparison between mono- and decamer representations for ligand screening of MIPs using Classical Molecular Dynamics

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Detalhes
  • Tipo de apresentação: Apresentação de Pôster / Poster Communications
  • Eixo temático: Dinâmica Molecular
  • Palavras chaves: Molecularly imprinted polymers; molecular dynamics; biological template; ligand screening;
  • 1 Universidade Federal de Uberlândia

Comparison between mono- and decamer representations for ligand screening of MIPs using Classical Molecular Dynamics

William Oliveira Soté

Universidade Federal de Uberlândia

Resumo

Molecularly imprinted polymers are ligand matrices with complementary cavities to target molecules. Molecular Dynamics is among the most used computational methodologies to aid ligand screening. However, there is no consensus about how the overall system should be modelled. Here, we did triplicates of 100 ns each for three ligands in mono- and decamer representations. The systems were evaluate in terms of template structural stability and hydrogen bond occupancy. Results indicate that a larger ligand oligomeric chain could increase the quality of the screening.

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Autor

William Oliveira Soté

Olá, Luciana! Em primeiro lugar, muito obrigado pelo tempo investido em conhecer nosso trabalho!

Sobre o primeiro questionamento, a investigação teórica que realizamos não teve como foco propôr nem avaliar a abordagem experimental. Experimentalmente, sim, usa-se monômeros no início da síntese, todavia o produto final é um polímero e todas as aplicações desse material são advindas da morfologia desse polímero. A aplicação das simulações vem muito antes disso. Nossa hipótese é avaliar se a predição teórica de ligantes, que é fundamentalmente fruto das interações entre template-ligante, deveria considerar fatores estéricos e entrópicos provenientes do tamanho da cadeia ou se a natureza química dos ligantes, em forma monomérica, é o suficiente para se obter resultados precisos.

Até onde é de meu conhecimento, não existem trabalhos mistos (experimentais-teóricos) que observaram que a predição teórica usando monômeros não foi condizente com os resultados experimentais e que uma representação maior, foi. Ao mesmo tempo, do meu ponto de vista, a utilização de simulações (qualquer metodologia) em MIPs, apesar de usada há algum tempo, não é uma área completamente estabelecida e muitas vezes atua apenas como um complemento para "agregar valor" aos papers. O nosso objetivo é colaborar para o aperfeiçoamento das simulações realizadas, buscando questionar práticas que não foram investigadas, especialmente para templates de origem biológica, que são moléculas-alvo recentes, de extrema relevância e elevado custo para testes experimentais. E, é claro, a partir desses questionamentos, começarmos a utilizar as simulações para finalidades mais refinadas, como elucidação, a nível atomístico, de mecanismos de interação etc. 

Sobre o segundo questionamento, a determinação da representação decamérica foi pautada na limitação do número de átomos do algoritmo gerador de parâmetros que utilizamos (webserver LigParGen). Essa era a maior representação que poderíamos obter por essa ferramenta, para os ligantes selecionados. O ideal seria a utilização de um algoritmo de crescimento polimérico dinâmico para buscarmos reproduzir, com as devidas simplificações, uma cavidade de fato, mas esse protocolo ainda está longe de se concretizar. 

Espero ter sido capaz de esclarecer duas dúvidas e estou a disposição para mais discussões.

Autor

William Oliveira Soté

Olá Sara! Em primeiro lugar, muito obrigado pelo tempo investido em conhecer nosso trabalho! Por intereferentes você quer dizer templates semelhantes à molécula-alvo? De qualquer forma, não avaliamos a interação dos ligantes com possíveis interferentes. O objetivo do trabalho era mais elementar, verificando apenas a influência da extensão de duas cadeias estericamente bem distintas (mono- e decamérica) em alguns parâmetros estruturais do template e interativos template-ligante. Apesar de factível realizar um teste de interatividade com templates semelhantes ao alvo principal, essa não é um prática muito realizada, porque a abordagem teórica, na grande maioria dos trabalhos mistos (experimentais-teóricos) desenvolvidos, é utilizada para reduzir o número das variáveis experimentais mais críticas, como a escolha do ligante, e economizar tempo e dinheiro. Devido à natureza do processo de impressão molecular, uma impressão bem sucedida apresenta um percentual seletivo bem alto, dentre os trabalhos que tenho conhecimento. Sobre o tempo médio, nossos sistemas são pequenos no contexto de dinâmica molecular (máximo de 27320 átomos). Com a possibilidade de processamento em paralelo e o uso de GPUs, cada sistema (100 ns) levou aproximadamente 10 horas. Espero ter sido capaz de esclarecer suas dúvidas e estou a disposição para mais discussões.