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Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/36264
Tipo: Dissertação
Título: Estudo teórico de propriedades do estado excitado de proteínas fluorescentes
Autor(es): Alves, Breno Xavier Porto
Primeiro Orientador: Weber, Karen Cacilda
Primeiro Coorientador: Rocha, Gerd Bruno da
Resumo: Neste trabalho a proteína fluorescente verde (GFP) foi escolhida como objeto de estudo devido às características fotofísicas de seu cromóforo a fim de investigar propriedades de estado excitado em sistemas biomoleculares. Sendo assim, buscou-se obter dados de energia de excitação para estruturas do cromóforo da proteína e da proteína otimizada em nível PM6/Amber com o método ONIOM, além de estruturas representativas de uma trajetória de dinâmica molecular de 200 ns. Nestas estruturas, foram realizados cálculos single-point com o método TD-DFT variando os funcionais, conjuntos de funções de base e tamanho das camadas tratadas com o método ONIOM. Com o funcional e conjunto de base escolhido, foram calculadas as energias de excitação para cromóforos de proteínas fluorescentes variantes da GFP. As análises estatísticas de RMSD e RMSF indicaram estruturas com baixas flutuações em torno do cromóforo. Os funcionais que desempenharam a melhor performance foram o CAM-B3LYP e ωB97XD com o conjunto de bases 6-311+G*. Os dados obtidos por cálculos com TD-DFT na abordagem ONIOM são bastante próximos dos valores reportados na literatura, apresentando variações significativas para algumas estruturas oriundas da dinâmica molecular. No entanto, a média dos valores de energia de excitação das estruturas significativas de cada cluster da trajetória de dinâmica molecular são mais próximos aos valores experimentais. Não se verificou influência significativa da proteína sobre os níveis de energia do cromóforo da GFP. Quanto aos cromóforos análogos, as energias de excitação seguem a tendência da literatura, embora os valores calculados tenham sido superestimados em relação aos dados experimentais.
Abstract: In this work, green fluorescent protein (GFP) was chosen as the object of study due to the photophysical characteristics of its chromophore in order to investigate excited state properties in biomolecular systems. Therefore, the goal was to obtain excitation energy data for the chromophore structures of the protein and the protein optimized at the PM6/Amber level using the ONIOM method, as well as representative structures from a 200 ns molecular dynamics trajectory. Single-point calculations were performed on these structures using the TD-DFT method, varying the functionals, basis sets, and the size of the layers treated with the ONIOM method. With the chosen functional and basis set, excitation energies were calculated for chromophores of fluorescent protein variants of GFP. Statistical analyses of RMSD and RMSF indicated structures with low fluctuations around the chromophore. The functionals that performed best were CAM-B3LYP and ωB97XD with the 6-311+G* basis set. The data obtained from TD-DFT calculations using the ONIOM approach are quite close to the values reported in the literature, showing significant variations for some structures arising from molecular dynamics. However, the average excitation energy values of the significant structures from each cluster of the molecular dynamics trajectory are closer to the experimental values. No significant influence of the protein on the energy levels of the GFP chromophore was observed. Regarding analogous chromophores, the excitation energies follow the trend of the literature, although the calculated values were overestimated compared to the experimental data.
Palavras-chave: Proteínas fluorescentes
Estados excitados
GFP
TD-DFT
ONIOM
Fluorescent proteins
Excited states
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Química
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química
Tipo de Acesso: Acesso aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
URI: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/36264
Data do documento: 9-Abr-2024
Aparece nas coleções:Centro de Ciências Exatas e da Natureza (CCEN) - Programa de Pós-Graduação em Química

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