Estudo da interação de ácidos nucleicos com o nanoporo adaptado da α-hemolisina

Abstract

O nanoporo formado pela incorporação da α-hemolisina em bicamadas lipídicas planas é considerado modelo de nanoporo proteico para elucidação do mecanismo de transporte de moléculas e no desenvolvimento de dispositivos analíticos - biossensores, espectrômetros de massa e sequenciadores moleculares. O conhecimento da interação de nucleotídeos com o nanoporo da α-hemolisina é de especial interesse, pois, alguns estudos sugerem varias metodologias para a utilização deste nanoporo como sequenciador de DNA em tempo real. Apesar de todos os avanços, a principal dificuldade operacional para obtenção de um sequenciador baseado na tecnologia “nanopore sensing”, é a rapidez na translocação do DNA através do nanoporo; dificultando a discriminação adequada das bases. Neste contexto é imprescindível fazer adaptações moleculares no nanoporo visando o aumento do tempo de permanência do DNA e da energia de interação deste com o nanoporo. As principais estratégias disponíveis para produção de nanoporos adaptados são: mutações sítio dirigidas e funcionalização química. Ambas são de elevado custo e tempo de experimentação. Neste trabalho utilizamos técnicas de simulação computacional para obtenção, a nível atomístico, a interação do DNA com o nanoporo da α-hemolisina na sua forma nativa e adaptada em posições estratégicas previamente selecionadas por modelagem molecular. As técnicas utilizadas baseiam-se na dinâmica molecular fora do equilíbrio e na Relação de Jarzynski, na qual a média do trabalho realizado ao deslocar o DNA ao longo do nanoporo proteico é estatisticamente relacionada à energia livre do processo. As informações sobre as interações do DNA-nanoporo obtidas podem predizer, teoricamente, os nanoporos mais promissores para serem testados experimentalmente. Realizou-se a seleção das mutantes que foram usadas e foram obtidos dados importantes sobre a parametrização das dinâmicas usando a relação de Jarzynski, como velocidade e constante de força que devem ser aplicadas ao sistema. Além disso, foram obtidas informações sobre a trajetória e contato do DNA com o interior do poro mutado e na forma selvagem, o que mostra a efetividade do sistema.