Pós-graduação
  1. Química Física  1.1. Termodinâmica  1.1.1. Leis da Termodinâmica  1.1.2. Entalpia e capacidade térmica  1.1.3. Entropia e energia livre  1.1.4. Equilíbrio de Fases  1.1.5. Termodinâmica estatística  1.1.6. Ciclo termodinâmico  1.1.7. Fugacidade e atividade  1.2. Química Quântica  1.2.1. Princípios da mecânica quântica  1.2.2. Equação de Schrödinger  1.2.3. Partícula em uma caixa  1.2.4. Operadores e autovalores  1.2.5. Orbitais atômicos  1.2.6. Teoria do orbital molecular  1.2.7. Teoria de Perturbação  1.2.8. Teoria de ligação de valência  1.2.9. Hibridização e ligação química  1.3. Cinética química  1.3.1. Leis de velocidade e mecanismos de reação  1.3.2. Teoria das colisões  1.3.3. Teoria do estado de transição  1.3.4. Cinética Enzimática  1.3.5. Reações em Cadeia e Polimerização  1.3.6. Reações fotoquímicas  1.4. Mecânica estatística  1.4.1. Funções de Partição  1.4.2. Funções de distribuição molecular  1.4.3. Distribuição de Boltzmann  1.4.4. Estatísticas de Bose–Einstein e Fermi–Dirac  1.5. Espectroscopia  1.5.1. Rotational Spectroscopy  1.5.2. Espectroscopia Vibracional  1.5.3. Espectroscopia Eletrônica  1.5.4. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear  1.5.5. Espectrometria de Massa  1.5.6. Espectroscopia Raman  1.5.7. Espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica  1.6. Química de superfícies e coloidal  1.6.1. Isoterma de absorção  1.6.2. Tensão Superficial e Molhabilidade  1.6.3. Estabilidade Coloidal  1.6.4. Catalysis  1.6.5. Emulsões e micelas  1.7. Eletroquímica  1.7.1. Equação de Nernst  1.7.2. Células eletroquímicas  1.7.3. Condutividade e mobilidade  1.7.4. Guerra  1.7.5. Células de combustível  1.7.6. Eletrólise
  2. Química orgânica  2.1. Mecanismo de Reação  2.1.1. Reações de substituição nucleofílica  2.1.2. Reações de adição eletrofílica  2.1.3. Reações de eliminação  2.1.4. Reações de rearranjo  2.1.5. Reações radicais  2.1.6. Reações pericíclicas  2.2. Espectroscopia e determinação estrutural  2.2.1. Espectroscopia UV-Vis  2.2.2. Espectroscopia IR  2.2.3. Espectroscopia de RMN  2.2.4. Espectrometria de Massas  2.2.5. Cristalografia de Raios X  2.3. Estereoscópico  2.3.1. Quiralidade e atividade óptica  2.3.2. Análise estrutural  2.3.3. Isomerismo geométrico  2.3.4. Dynamic Stereochemistry  2.4. Química Organometálica  2.4.1. Reagentes organolítio e organomagnésio  2.4.2. Reações de acoplamento cruzado catalisadas por paládio  2.4.3. Complexos de Metais de Transição  2.4.4. Ligação metal-carbono  2.5. Química dos polímeros  2.5.1. Mecanismo de Polimerização  2.5.2. Características dos Polímeros  2.5.3. Polímero Biodegradável  2.5.4. Polímero condutor  2.5.5. Polímeros Supramoleculares  2.6. Química medicinal  2.6.1. Design e desenvolvimento de medicamentos  2.6.2. Farmacocinética e farmacodinâmica  2.6.3. Relações estrutura-atividade  2.6.4. Acoplamento Molecular e Triagem de Medicamentos
  3. Química inorgânica  3.1. Química de coordenação  3.1.1. Teoria do Campo Cristalino  3.1.2. Teoria do campo dos ligantes  3.1.3. Série Espectroquímica  3.1.4. Quelação e estabilidade  3.2. Química Organometálica  3.2.1. Carbonilos Metálicos  3.2.2. Catalise por complexos organometálicos  3.2.3. Metalocènicos  3.3. Química bioinorgânica  3.3.1. Metaloproteínas e enzimas  3.3.2. O papel dos metais em sistemas biológicos  3.3.3. Transporte e armazenamento de íons metálicos  3.4. Química do estado sólido  3.4.1. Estruturas Cristalinas  3.4.2. Teoria de bandas dos sólidos  3.4.3. Supercondutores  3.4.4. Defeitos no cristal  3.5. Lantanídeos e Actinídeos  3.5.1. Configuração eletrônica em lantanídeos e actinídeos  3.5.2. Química de coordenação dos lantanídeos  3.5.3. Propriedades Magnéticas dos Lantanídeos
  4. Química Analítica  4.1. Cromatografia  4.1.1. Cromatografia Gasosa  4.1.2. Cromatografia Líquida de Alta Performance  4.1.3. Cromatografia em Camada Delgada  4.2. Técnicas Espectroscópicas  4.2.1. Espectroscopia de absorção atômica  4.2.2. Difração de raios X  4.2.3. Espectroscopia de plasma acoplado indutivamente  4.3. Métodos Eletroanalíticos  4.3.1. Potenciometria  4.3.2. Voltametria  4.3.3. Colometria  4.4. Espectrometria de Massa  4.4.1. Técnica de Ionização  4.4.2. Padrão de Fragmentação  4.5. Quimiometria  4.5.1. Análise multidisciplinar  4.5.2. Aprendizado de Máquina em Química
  5. Química Teórica e Computacional  5.1. Simulação de dinâmica molecular  5.1.1. Campos de força e minimização de energia  5.1.2. Simulação de Monte Carlo em simulações de dinâmica molecular  5.2. Métodos de química quântica  5.2.1. Teoria de Hartree–Fock  5.2.2. Teoria do funcional da densidade  5.2.3. Métodos semi-empíricos  5.3. Design computacional de medicamentos  5.3.1. Acoplamento Molecular  5.3.2. Modelagem QSAR  5.3.3. Triagem Virtual
  6. Bioquímica  6.1. Cinética Enzimática  6.1.1. Cinética de Michaelis-Menten  6.1.2. Mecanismo de inibição  6.2. Metabolismo e Bioenergética  6.2.1. Glicólise  6.2.2. Ciclo do ácido cítrico  6.2.3. Cadeia de transporte de elétrons  6.3. Biologia Molecular  6.3.1. Replicação e reparo do DNA  6.3.2. Síntese de proteínas  6.3.3. Regulação Genética  6.4. Bioquímica Estrutural  6.4.1. Dobramento de Proteínas  6.4.2. Biofísica de Membranas
  7. Química Ambiental  7.1. Química Atmosférica  7.1.1. Gases de efeito estufa  7.1.2. Destruição da Camada de Ozônio  7.1.3. Poluentes do ar e fumaça  7.2. Química da Água  7.2.1. pH e dureza da água  7.2.2. Tratamento de águas residuais  7.2.3. Química Aquática  7.3. Química do Solo  7.3.1. Contaminação por metais pesados  7.3.2. pH do Solo e Capacidade Tamponante  7.3.3. Ciclo de nutrientes  7.4. Toxicologia e Segurança Química  7.4.1. Toxicocinética  7.4.2. Avaliação de Risco em Toxicologia e Segurança Química em Química Ambiental  7.4.3. Efeitos dos poluentes no ambiente

Pós-graduação → Química Teórica e Computacional → Design computacional de medicamentos ↓


Acoplamento Molecular


O acoplamento molecular é uma técnica importante no design de medicamentos computacionais. Envolve o estudo de como as moléculas, como medicamentos, interagem com alvos biológicos, geralmente proteínas. O objetivo principal do acoplamento molecular é prever com precisão que tipo de estrutura uma pequena molécula assume quando ligada a uma proteína e entender a força e o tipo de ligação. Esse entendimento pode ajudar a projetar novos medicamentos que são mais eficazes e têm menos efeitos colaterais.

Introdução ao acoplamento molecular

O acoplamento molecular tornou-se a base do design de medicamentos baseado em estrutura. Ajuda os pesquisadores a simular a interação entre duas moléculas: um receptor, que geralmente é uma proteína, e um ligante, que geralmente é uma pequena molécula ou candidato a medicamento.

O principal objetivo do acoplamento é prever a orientação preferida do ligante que permite sua ligação ao receptor. A força dessa ligação ou afinidade de ligação é então calculada para prever a potência eficaz do ligante como um potencial medicamento.

Etapas do acoplamento molecular

O processo de acoplamento molecular pode ser dividido em três etapas principais:

  • Preparação: Envolve a preparação da estrutura da proteína e do ligante. Isso inclui a limpeza das estruturas, adição de hidrogênios, escolha dos estados de oxidação corretos e, às vezes, até mesmo a minimização de energia.
  • Acoplamento: Amostragem real de diferentes poses de ligantes no sítio ativo de uma proteína, mantendo a flexibilidade do ligante e, às vezes, também da proteína.
  • Pontuação: Essas poses são avaliadas com um algoritmo específico para estimar sua afinidade de ligação. A melhor 'pose' ou orientação é então escolhida com base nessas pontuações.

Bioinformática e acoplamento molecular

O acoplamento molecular está profundamente interligado com a bioinformática. Poder computacional é necessário para simular com precisão os processos de ligação. Além disso, bancos de dados como o Protein Data Bank (PDB) fornecem informações valiosas sobre as estruturas usadas em simulações de acoplamento.

Métodos de acoplamento molecular

Vários métodos são usados em aplicações de acoplamento:

  • Acoplamento rígido: pressupondo que tanto o ligante quanto a proteína são rígidos. Este método é computacionalmente menos dispendioso, mas geralmente é menos preciso porque não leva em consideração a flexibilidade observada em ambientes biológicos.
  • Acoplamento semi-flexível: Aqui, o receptor ou ligante pode mudar ligeiramente sua conformação durante o processo de acoplamento, tornando-o mais preciso, mas exigindo mais recursos computacionais.
  • Acoplamento flexível: Este incorpora ambos os elementos de forma flexível. Embora isso forneça resultados mais realistas, também impõe maiores demandas nas instalações de computação.

Função de pontuação

A parte chave do acoplamento molecular é a função de pontuação. Elas são métodos matemáticos usados para prever e classificar o 'ajuste' ou afinidade de ligação entre um receptor e um ligante.

Alguns tipos comuns de funções de pontuação são:

  • Baseado em campos de força: Consideram campos de força de mecânica molecular para avaliar a interação entre o ligante e o receptor. A minimização de energia desempenha um papel importante aqui.
  • Empírica: Desenvolvidas por meio de ajustes de relações estatísticas entre dados experimentais de ligação de alta resolução e precisão, estas são relativamente rápidas, mas requerem muitos parâmetros.
  • Baseada em conhecimento: utilizam análise estatística de complexos conhecidos de receptor-ligante para obter uma função de pontuação.

Aplicações do acoplamento molecular

O acoplamento molecular é usado em várias etapas da descoberta de medicamentos:

  • Otimização de líderes: Isso permite o refinamento de moléculas líderes identificadas a partir de triagem de alto rendimento.
  • Compreensão de mecanismos: Ajuda a entender mecanismos de ligação e vias biológicas, fornecendo insights sobre interações de receptor-ligante.
  • Triagem virtual: A triagem virtual de milhões de compostos pode ser realizada para identificar possíveis acertos que possam mostrar atividade biológica promissora.

Desafios no acoplamento molecular

Apesar de sua utilidade, o acoplamento molecular enfrenta vários desafios:

  • Flexibilidade da proteína: Sistemas biológicos são altamente dinâmicos. Modelar com precisão a flexibilidade do receptor ainda é difícil.
  • Moléculas de água: O papel da água permanece complexo. Às vezes, elas mediam as interações entre ligantes e receptores, adicionando complexidade ao processo de modelagem.
  • Cálculos de energia precisos: Prever energia livre e afinidades vem com dificuldades computacionais.

Base teórica

No seu cerne, o acoplamento é um problema de otimização. A paisagem da função de pontuação pode ser vista como um espaço multidimensional onde picos representam sítios de ligação favoráveis. Algoritmos navegam nessa paisagem para encontrar o sítio de ligação ideal, conhecido como o ótimo global.

Representação visual

Abaixo está uma ilustração simplificada de um ligante se encaixando no sítio ativo de uma proteína:

        
            
                
                
                Proteína
                
                Ligante

O futuro do acoplamento molecular

O futuro do acoplamento molecular depende de superar os desafios existentes e usar tecnologias emergentes, como aprendizado de máquina, para tornar o acoplamento mais eficiente e preciso. Avanços em computação quântica também podem revolucionar o campo, permitindo simulações mais complexas com maior precisão.

Conclusão

O acoplamento molecular continua sendo uma ferramenta indispensável na descoberta de medicamentos, na pesquisa farmacêutica e na compreensão de processos biológicos. À medida que as capacidades computacionais aumentam, aumenta também o potencial para previsões mais precisas e desenvolvimento de medicamentos mais eficiente.


Pós-graduação → 5.3.1


U
username
0%
concluído em Pós-graduação

← Anterior (5.3)
Design computacional de medicamentos
Próximo (5.3.2) →
Modelagem QSAR

Comentários 



Acoplamento Molecular

https://www.chemistryelite.com/g/5.3.1?ceal=pt