Simulação computacional de biomiméticos de interesse biomédico e nanotecnológico: peptóides e catecóis

Abstract

Materiais bionspirados em peptídeos e proteínas possuem ampla diversidade de aplicações científicas e tecnológicas. Este trabalho se concentrou na descrição de propriedades dinâmicas e conformacionais de dois biomiméticos: peptóides e catecóis. Peptóides são oligômeros de glicinas N-substituídas de interesse biológico devido à resistência a proteases, maior estabilidade térmica, ambiental e facilidade de síntese, em comparação a peptídeos. Todavia, os desafios à aplicação de peptóides são devidos a flexibilidade ocasionada pela perda das ligações de hidrogênio intra-cadeia principal e interconversão cis/trans à temperatura ambiente. A simulação molecular clássica de peptóides tem sido limitada pelos campos de força existentes que não permitem a rotação interna da ligação amida sem o uso de técnicas para melhorar a amostragem. Neste trabalho foi desenvolvido um conjunto de parâmetros para a simulação de peptóides que permitiu descrever corretamente as populações conformacionais cis/trans de unidades monomêricas, em comparação a dados de RMN. As simulações de oligômeros mostraram estruturas bastantes flexíveis, não condizentes com conclusões propostas a partir de espectros de dicroísmo circular, que tem atribuído estruturas helicoidais a estes oligômeros. Os resultados sugerem que as transições eletrônicas favorecidas pelas conformações cis são as principais responsáveis pelos espectros obtidos. Adicionalmente, simulações por dinâmica molecular foram utilizadas para caracterizar a adsorção de moléculas catecóis em superfícies minerais. Proteínas de pés de mexilhões inspiraram nossos colaboradores na síntese de dois tipos de moléculas: iniciadores acrilatos para aplicação em resinas odontológicas e surfactantes zwiteriônicos para transistores orgânicos de efeito de campo (OFETs). Dentre as moléculas sintetizadas, os catecóis apresentaram melhores resultados nas aplicações propostas e forte adesão a superfícies minerais. A modelagem molecular permitiu elucidar como mudanças na estrutura molecular de catecóis acrilatos e da superfície mineral afetaram a adsorção. Os nossos resultados mostraram ainda que a automontagem de monocamadas de catecóis zwiteriônicos é governada pelo balanço entre ligações de hidrogênio, interações entre anéis aromáticos e dessolvatação da superfície mineral.