Comparative analysis among different structural minimization methods based on Branch-and-Prune structural reconstruction algorithm

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Detalhes
  • Tipo de apresentação: Apresentação de Pôster / Poster Communications
  • Eixo temático: Química Computacional
  • Palavras chaves: SARS-CoV-2; P.1 variant; computational optimization;
  • 1 Graduate Program in Informatics, Institute of Computing, Federal University of Amazonas
  • 2 Universidade Federal do Amazonas
  • 3 Laboratory of Theoretical and Computational Chemistry, Federal University of Amazonas
  • 4 Programa de Pós-Graduação em Informática / Instituto de Computação / Universidade Federal do Amazonas

Comparative analysis among different structural minimization methods based on Branch-and-Prune structural reconstruction algorithm

Clarice de Souza Santos

Graduate Program in Informatics, Institute of Computing, Federal University of Amazonas

Resumo

With new variants of SARS-CoV-2, faster resolution of the crystallographic structure is needed.
Here we show the results obtained with a Branch-and-Prune (BP) implicit enumeration algorithm.
The BP enumerates all the possible positions based on interatomic distances, discarding the invalid ones.
We implemented mutations K417T, E484K and N501Y (P.1 variant) with PyMOL for the ACE2RBD complex.
The reconstruction of the P.1 variant was very consistent as the RMSD was only 0.483Å.
BP algorithm presented a consistent reconstruction for P.1 variant .

Questões (2 tópicos)

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Autor

Micael Davi Lima de Oliveira

Sim, seria possível aplicar a outras variantes. Contudo, o algoritmo tem a limitação de não levar em consideração alterações estrutruais na proteína em decorrência das mutações. Por isso, tivemos que recorrer a pacotes de dinâmica molecular já existentes, para assim realizar uma minimização estrutural, adequando portanto a estrutura à mutação aplicada.

Autor

Micael Davi Lima de Oliveira

Nos estudos da variante P.1, utilizamos o NAMD para dinâmica molecular adotando o modelo de água TIP3P. Para gerar todos os arquivos de topologia e configuração necessários para simulação, utilizamos o plugin QwikMD presente no software VMD. Tudo é automatizado no software desde a adição de íons para neutralização até as moléculas de água e parametrização, tendo portanto um grau de dificuldade menor comparado a outros softwares, como GROMACS. Todos os cálculos foram possíveis com auxílio de uma GPU. 

A importância da dinâmica molecular consiste em melhor compreendermos a estabilidade da estrutura diante da variante e também contornar algumas limitações do algoritmo. Isto porque, infelizmente o algoritmo ainda não é capaz de levar em conta alterações pontuais, como mutações, que naturalmente modificam a estrutura.  Um software de dinâmica molecular, por outro lado, por intermédio do campo de força pôde minimizar a estrutura em consequência dessa mutação e assim obtermos um resultado mais consistente.