ESTUDO COMPUTACIONAL DE REAÇÕES ENZIMÁTICAS DE INTERESSE FARMACÊUTICO E BIOTECNOLÓGICO:

Esta proposta envolve a aplicação dos métodos híbridos de mecânica quântica e mecânica molecular (QM/MM), dinâmica molecular e cálculos de energia livre no estudo da catálise e inibição enzimática em diferentes sistemas de interesse farmacêutico e biotecnológico. Diferentes sistemas enzimáticos serão estudados neste projeto. Um dos sistemas tem grande importância biotecnológica e ambiental e pode ser importante para mitigar a poluição por plásticos. Enquanto que os demais sistemas envolvem o estudo de enzimas importantes para o tratamento da doenças como Câncer, doença de chagas e COVID-19. Recentemente, uma nova bactéria, Ideonella sakaiensis 201-F6 foi isolada e demonstrou capacidade incomum de degradar o poli (tereftalato de etileno) (PET). A PETase de cepa I. sakaiensis 201-F6 (IsPETase) catalisa a hidrólise de PET convertendo-o em ácido mono(2-hidroxietil) tereftálico (MHET), liberando bis-(hidroxietil) tereftalato (BHET) e ácido tereftálico (TPA) como produtos. Neste projeto, pretende-se investigar o mecanismo catalítico de degradação do PET pela IsPETase, bem como explorar efeito da temperatura na catálise e propor variantes da IsPETase usando métodos híbridos de mecânica quântica e mecânica molecular (QM/MM). Desta forma, espera-se contribuir para o desenvolvimento de novos biocatalisadores para processos de biodegradação do PET, lançando luz para novos estudos de engenharia da estrutura da PETase para uma melhor eficiência na reciclagem de polímeros. Desta forma, para o tema envolvendo PETases espera-se com os resultados obtidos neste projeto: Propor a origem do poder catalítico das enzimas PETases; Contribuir para o desenvolvimento de novos biocatalisadores para processos de biodegradação do PET; Publicar artigos em periódicos internacionais na área. Esta proposta também tem como objetivo avaliar a utilização de métodos avançados baseados em QM/MM para determinar a reatividade de inibidores covalentes reversíveis e irreversíveis de cisteíno proteases (CPs) de interesse. Esta classe de enzimas é relevante, uma vez que estão relacionadas a diversas doenças em humanos como Câncer, doença de chagas e COVID-19. Desta forma, espera-se também encontrar informações importantes para otimizar inibidores covalentes reversíveis e irreversíveis que podem ser usados para o tratamento da doenças como Câncer, doença de chagas e COVID-19. Desta forma com este projeto também espera-se: Propor a origem do poder catalítico das enzimas CPs; Contribuir para o desenvolvimento de novos inibidores de Cps; Contribuir para o entendimento do mecanismo da inibição de CPs; Publicar artigos em periódicos internacionais na área; Estabelecer um protocolo computacional de referência para a simulação computacional de inibidores covalentes.