aplicação dos métodos de dinâmica molecular e qm/mm no

ISSN 2176-1213 - Semin. de IC. da UFPA, Belém, v. 22, n.1, 2011
APLICAÇÃO DOS MÉTODOS DE DINÂMICA MOLECULAR E QM/MM NO ESTUDO DO MECANISMO
CATALÍTICO DA ENZIMA 5-ENOLPIRUVILCHIQUIMATO 3-FOSFATO SINTASE
Alberto Monteiro dos SANTOS (Bolsista PIBIC/CNPq) - [email protected]
Curso de Biotecnologia, Faculdade de Biotecnologia, Instituto de Ciências Biológicas.
Prof. Dr. Cláudio Nahum ALVES (Orientador) - [email protected]
Faculdade de Química, Instituto de Ciências Exatas e Naturais
A enzima 5-enolpiruvil-chiquimato-3-fosfato (EPSP) sintase é a sexta enzima da via do chiquimato e
catalisa a reação entre o fosfoenolpiruvato e o chiquimato-3-fosfato para formar o produto EPSP e fosfato
inorgânico. A EPSP sintase é um alvo promissor para o desenvolvimento de agentes antimicrobianos não
tóxicos, herbicidas e drogas antiparasitárias, pois está presente em uma via metabólica essencial nos
microorganismos, plantas e parasitas, mas ausente em mamíferos. A reação catalítica da EPSP sintase
ocorre em duas etapas, uma etapa de adição na qual o produto é um intermediário tetraédrico (IT) e uma
etapa de eliminação, na qual ocorre a formação dos produtos EPSP e fosfato inorgânico. Neste trabalho
foi realizado o estudo teórico do mecanismo catalítico da EPSPS envolvendo o IT, usando diferentes
métodos tais como: Métodos híbridos de Mecânica Quântica combinados com Mecânica Molecular
(QM/MM), Dinâmica Molecular e Superfície de Energia Potencial (SEP). O método semiempírico
Hamiltoniano AM1 foi empregado para descrever a parte QM (IT e resíduos Asp313, Glu341, Lys22 e
Lys411, envolvidos na catálise) enquanto o resto do sistema foi descrito usando os campos de força
OPLS-AA e TIP3P para a proteína e moléculas de água, respectivamente. Foram obtidas diferentes
Superfícies de Energia Potencial (SEPs) combinando diferentes coordenadas de reação. A SEP que
melhor descreveu o mecanismo, apresentando a barreira mais baixa foi a que envolveu três coordenadas
correspondente: a transferência do próton do grupo metil para o Glu341, transferência do próton do grupo
metil para o Asp313 e saída do grupo fosfato do IT. De acordo com o mecanismo proposto: primeiro
ocorre um ataque duplo dos hidrogênios dos resíduos Lys22 e Lys411 sobre o grupo fosfato com sua
conseqüente saída e formação de um intermediário catiônico. Essa primeira etapa foi detectada nas duas
SEPs com uma barreira de energia de 31 kcal/mol. Então, ocorre a formação do produto EPSP, depois de
ultrapassar uma barreira de 12 kcal/mol para o Asp313 e 18 Kcal/mol para o Glu341. Os resultados
mostram que ambos os resíduos Asp313 e Glu341 podem participar de maneira equivalente no estágio
de formação dos produtos EPSP e fosfato inorgânico.
Palavras-chave: EPSP sintase, QM/MM, Via do chiquimato.
Titulo do projeto do orientador: Aplicação de técnicas de simulação computacional no planejamento de
biomoléculas com ação antimalárica.
Classificação do trabalho na Tabela de Áreas do Conhecimento no CNPq.
Grande-área: Ciências Exatas e da Terra
Área: Química
Subárea: Química Teórica