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https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16049
Tipo: | Tese |
Data do documento: | 2-Jun-2023 |
Autor(es): | LOBATO, Júlio César Mendes |
Afiliação do(s) Autor(es): | ETEPA - Escola Técnica Estadual Magalhães Barata |
Primeiro(a) Orientador(a): | CHAVES NETO, Antonio Maia de Jesus |
Primeiro(a) coorientador(a): | OLIVEIRA, Mozaniel Santana de |
Título: | Interações com nanotubos de carbono e pontos quânticos de óxido de grafeno com estruturas externas do Sars-cov-2 via simulações de dinâmica e docagem molecular |
Título(s) alternativo(s): | Interactions with carbon nanotube and graphene oxide quantum dots with Sars-cov-2 external structures via molecular dynamics and docting simulations |
Citar como: | LOBATO, Júlio César Mendes . Interações com nanotubos de carbono e pontos quânticos de óxido de grafeno com estruturas externas do Sars-cov-2 via simulações de dinâmica e docagem molecular. Orientador: Antonio Maia de Jesus Chaves Neto. 2023. 129 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16049. Acesso em:. |
Resumo: | Avaliou-se a interação entre nano partículas e as proteínas do vírus SARS-CoV-2, utilizando ligantes como nanotubos de carbono de parede única (NTCPUs) e receptores, incluindo a proteína do envelope (E-pro), a principal protease (M-pro) e a glicoproteína Spike (S-gly). Foram aplicadas técnicas de modelagem molecular de docagem e dinâmica molecular. A dinâmica molecular revelou o desvio quadrático médio de posições atômicas variando de 0,5Å a 3,0Å. Os resultados indicaram que o nanotubo zigzag apresentou melhor energia de afinidade, com valores de energia livre de ligação de -9,48, -9,98 e -10,08 kcal/mol para E-pro, M-pro e S-gly, respectivamente. Além disso, o desvio quadrado médio das posições atômicas se manteve mais estável para este tipo de nanotubo, indicando alta probabilidade de ligação aos sítios ativos das macromoléculas. Os acoplamentos moleculares e a energia livre de ligação mostraram forte interação dos NTCPUs com os resíduos do sítio ativo S-gly, com valores de - 112,73, -94,38 e -80,49 kcal/mol para os ligantes zigzag, quiral e armchair, respectivamente.Numa segunda etapa, foram usados cinco pontos quânticos de óxido de grafeno (OG) com dimensões inferiores a 20 nm, como ligantes, interagindo apenas com os receptores das spikes de três cepas diferentes: S-GLY-OMICRON, S-GLYKAPPA e S-GLY-DELTA. Comparando os dois ligantes, observou-se que a interação S-GLY-OMICRON/OG-E apresentou melhor afinidade com energia livre de Gibbs de - 172,2510 KJ/mol, em comparação com a melhor afinidade dos nanotubos de carbono, S-gly/zig-zag, com ΔG de -112,73 KJ/mol. Os oito ligantes propostos têm alta probabilidade de se ligarem aos sítios ativos das macroestruturas. Em conclusão, tanto os nanotubos de carbono quanto os OGs mostraram-se promissores para aplicação em produtos inibidores do SARS-CoV-2, como o desenvolvimento de materiais parafabricação de equipamentos de proteção individual, sprays e soluções impermeabilizantes em geral. |
Abstract: | The interaction between nanoparticles and SARS-CoV-2 virus proteins was evaluated using ligands such as single-walled carbon nanotubes (NTCPUs) and receptors including envelope protein (E-pro), major protease (M-pro) and Spike glycoprotein (Sgly). Molecular docking modeling and molecular dynamics techniques were applied. Molecular dynamics revealed root mean square shift of atomic positions ranging from 0.5Å to 3.0Å. The results indicated that the zigzag nanotube showed better affinity energy, with binding free energy values of -9.48, -9.98 and -10.08 kcal/mol for E-pro, M-pro and S-gly, respectively. Furthermore, the mean square deviation of the atomic positions remained more stable for this type of nanotube, indicating a high probability of binding to the active sites of the macromolecules. Molecular couplings and binding free energy showed strong interaction between NTCPUs and residues of the S-gly active site, with values of -112.73, -94.38 and -80.49 kcal/mol for zigzag, chiral and armchair ligands, respectively. In a second step, five graphene oxide (GO) quantum dots smaller than 20 nm were used as ligands, interacting only with the spike receptors of three different strains: S-GLY-OMICRON, S-GLY-KAPPA and S-GLY-DELTA. Comparing the two ligands, it was observed that the S-GLY-OMICRON/OG-E interaction showed better affinity with Gibbs free energy of 172.2510 KJ/mol, compared to the better affinity of carbon nanotubes, S-gly/zig-zag, with ΔG of -112.73 KJ/mol. The eight proposed ligands have a high probability of binding to the active sites of the macrostructures. In conclusion, both carbon nanotubes and OG showed promise for application in SARS-CoV-2 inhibitor products, such as the development of materials for the manufacture of personal protective equipment, sprays and waterproofing solutions in general. |
Palavras-chave: | Nanotubos de carbono Óxido de grafeno SARS-CoV-2 Docking Dinâmica molecular e energia livre COVID-19 Carbon nanotubes Graphene oxide Molecular dynamics and free energy |
Área de Concentração: | USO E TRANSFORMAÇÃO DE RECURSOS NATURAIS |
Linha de Pesquisa: | MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE PROCESSOS ENGENHARIA DE PROCESSOS MEIO AMBIENTE E ENERGIA |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal do Pará |
Sigla da Instituição: | UFPA |
Instituto: | Instituto de Tecnologia |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil |
Fonte: | 1 CD-ROM |
Aparece nas coleções: | Teses em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia (Doutorado) - PRODERNA/ITEC |
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