Simulação dinâmica molecular

O último procedimento de coleta de dados foram as simulações dinâmicas moleculares, visando avaliar o comportamento do complexo proteína-ligante em um ambiente aquoso. Nessa etapa, somente o PJ34 (grupo controle) e a Amostra 4 foram submetidos a esse experimento.

Vídeo da simulação dinâmica molecular com o complexo exotoxina A e o PJ34

Fonte: UCSF ChimeraX-1.8 (MENG et al., 2023)

Para a simulação, foi utilizado o software GROMACS (ABRAHAM et al., 2015) (BEKKER  et al., 1993) (BERENDSEN et al., 1995) (HESS et al., 2008) (LINDAHL et al., 2001) (PÁLL et al., 2015) (PRONK et al., 2013) (VAN DER SPOEL et al., 2005) e o campo de força CHARMM36 all-atom force field (July 2022), além do modelo de água CHARMM-modified TIP3P. A topologia do ligante foi preparada no CGenFF (VANOMMESLAEGHE et al., 2010). A simulação foi de 10 ns. Os arquivos usados na simulação estão disponíveis aqui.

Figura 1: Gráfico de raio de giro por tempo

Fonte: Autoras

O gráfico de raio de giro por tempo retrata a compactação ou expansão estrutural de moléculas por meio da distribuição dos átomo levando em consideração o centro de massa do complexo. Os dados são relativamente estáveis, com uma diminuição mais acentuada por volta dos 4 ns, que se recupera rapidamente, e uma tendência crescente no final da simulação, indicando uma expansão.

Figura 2: Gráfico RMSD

Fonte: Autoras

O gráfico RMSD (Desvio Quadrático Médio da Raiz) retrata a deslocamento do sistema em relação a conformação inicial da simulação. Assim, é possível perceber que, após um período de estabilidade até 6 ns, há uma mudança conformacional, a qual se estabiliza no final da simulação.

Figura 3: Gráfico SASA

Fonte: Autoras

O gráfico SASA (Área de Superfície Acessível ao Solvente) indica a exposição do complexo ao solvente (água). Não há uma tendência evidente no tempo limitado da simulação.

Figura 4: Gráfico RMSF

Fonte: Autoras

O gráfico RMSF (Flutuação Quadrática Média da Raiz) reflete a flexibilidade dos resíduos da proteína durante a simulação. Há regiões da exotoxina A com mais estabilidade estrutural (por volta do resíduo 550) e outras com mais flexibilidade (por volta do resíduo 490).

ABRAHAM, Mark James et al. GROMACS: High performance molecular simulations through multi-level parallelism from laptops to supercomputers. SoftwareX, v. 1, p. 19-25, 2015. Disponível em: <https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352711015000059>. Acesso em: 20. dez. 2024

BEKKER, Henk et al. Gromacs-a parallel computer for molecular-dynamics simulations. In: 4th international conference on computational physics (PC 92). World Scientific Publishing, 1993. p. 252-256. Disponível em: <https://research.rug.nl/en/publications/gromacs-a-parallel-computer-for-molecular-dynamics-simulations>. Acesso em: 20. dez. 2024

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