Tese de Doutorado A Influncia de Ctions na Membrana de ... A Influncia de Ctions na Membrana

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UFPE

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

Centro de Cincias Exatas e da Natureza

Departamento de Qumica Fundamental

Programa de Ps-Graduao em Qumica

Tese de Doutorado

A Influncia de Ctions na Membrana de

Lipopolissacardeos de Pseudomonas aeruginosa

PAO1

Agrinaldo Jacinto do Nascimento Junior

Recife-PE Brasil

Dezembro / 2013

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

CENTRO DE CINCIAS EXATAS E DA NATUREZA

DEPARTAMENTO DE QUMICA FUNDAMENTAL

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM QUMICA

A Influncia de Ctions na Membrana de

Lipopolissacardeos de Pseudomonas aeruginosa PAO1

Agrinaldo Jacinto do Nascimento Junior*

Tese de doutorado apresentada ao

Programa de Ps-Graduao em

Qumica da UFPE como parte dos

requisitos necessrios para a obteno

do ttulo de Doutor em Qumica.

Orientador: Prof. Dr. Roberto Dias Lins Neto

Co-orientadora: Profa. Dra. Thereza Amlia Soares da Silva

*Bolsista CAPES

Catalogao na fonte Bibliotecrio Jefferson Luiz Alves Nazareno, CRB 4-1758

Nascimento Jnior, Agrinaldo Jacinto do. A influncia de ctions na membrana de lipopolissacardeos de pseudomonas aeruginosa PAO1. / Agrinaldo Jacinto Nascimento Jnior. Recife: O Autor, 2013. 106f.: fig.

Orientador: Roberto Dias Lins Neto. Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Pernambuco. CCEN. Qumica fundamental , 2013. Inclui referncias e apndice.

1. Dinmica molecular. 2. Fsico Qumica. 3. Lipopolissacardeos. 4. Ctions. I.Lins Neto, Roberto Dias. (orientador). II. Ttulo.

547 (22. ed.) FQ 2014-12

Dedico a Deus, o Criador da vida e a minha

famlia.

Agradeo

Ao meu orientador Prof. Dr. Roberto Dias Lins Neto no apenas pelas excelentes ideias e

discusses sempre esclarecedoras, otimistas e cruciais para a concluso deste trabalho, mas

tambm pelo exemplo sui generis de humanidade e liderana sempre buscando com eficcia

fornecer um bom ambiente de trabalho e apoio em diferentes situaes que me ajudaram a buscar

motivao para produzir a tese e no meu amadurecimento como pesquisador e cidado.

minha co-orientadora Profa. Dra. Thereza Amlia Soares por toda sua dedicao,

contribuies de alto valor para que as simulaes fossem realizadas e ainda pelo grande auxlio

no processo da traduo dos dados obtidos nas anlises das simulaes em informaes

relevantes redigidas no artigo em anexo. Agradeo ainda pelas valiosas lies e conselhos.

Ao companheiro de grupo Fred Pontes, por toda contribuio prestada diretamente no

trabalho, pelas discusses e constante prestatividade.

Ao Prof. Dr. Klaus Brandenburg por ter cedido gentilmente s cpias de artigos, sobre

membranas de lipopolissacardeos, no disponveis nos peridicos assinados pela CAPES.

Aos companheiros de grupo, o bilogo Rafael Maia e o biomdico Janilson da Silva Jr. por

me ajudarem a compreender conceitos biolgicos relacionados ao lipopolissacardeo e sua

atividade como antgeno.

minha amiga Ana Carolina Santos Albuquerque por toda dedicao, incentivo e suporte

prestado, crucial para o trmino deste trabalho.

Aos integrantes do Grupo Biomaterial Modeling Group (BIOMAT) que contriburam

dando suporte tcnico ao cluster Barolo, e interagiram em algum momento sugerindo alteraes

no texto ou ainda nos slides da apresentao auxiliando na melhoria do trabalho tanto no aspecto

esttico quanto no contedo em si do trabalho.

Aos meus estimados amigos Marcelo B. Pereira, Josivandro do N. Silva e Fernanda Lira,

pelo agradvel convvio, apoio, trocas de ideias e de experincias que contriburam para um

estado de esprito criativo, importante para o desenvolvimento deste trabalho.

Ao prof. Dr. Ernani Abicht Basso por ter me iniciado na pesquisa no Grupo de

Estereoqumica de Compostos Orgnicos (ECO), em particular ao prof. Dr. Rodrigo Meneghetti

Pontes por ter me apresentado a Qumica Terica e por sua amizade, ainda agradeo aos demais

professores da Universidade Estadual de Maring (UEM) que participaram de minha formao.

Ao prof. Dr. Alfredo Mayall Simas e demais membros do Laboratrio de Arquitetura

Molecular (LAM) por somar boas experincias a minha formao cientfica, importantes para o

desenvolvimento deste trabalho.

Ao prof. Dr. Ricardo de Carvalho Ferreira (in memoriam) pelos dilogos inspiradores, sua

humanidade e por ter me recomendado trabalhar com seus ex-alunos, Dr. Roberto D. Lins Neto e

Dra. Thereza A.Soares.

Aos colegas do Laboratrio de Qumica Terica e Computacional (LQTC), professores e

funcionrios do Departamento de Qumica Fundamental (DQF) que auxiliaram no trmino deste

trabalho de alguma maneira.

Aos amigos distantes que me ajudaram direta ou indiretamente com este trabalho.

Ao INAMI, pelos auxlios, a FACEPE e CAPES pela bolsa concedida.

Ao Environmental Molecular Sciences Laboratory (EMSL), laboratrio norte-americano

aonde as simulaes de dinmica molecular foram realizadas, mantido pelo Departamento de

Energia de pesquisas na rea ambiental e biolgica, localizado no Pacific Northwest National

Laboratory (PNNL).

No devemos, portanto, sentir-nos desencorajados pela

dificuldade de interpretar a vida a partir das leis comuns da

fsica. Pois dificuldade justamente o que se deve esperar do

conhecimento que adquirimos da estrutura da matria viva.

Devemos estar preparados para um novo tipo de lei fsica. Ou

devemos dizer uma lei no-fsica para no dizer superfsica?

Schrdinger, Erwin1

Agrinaldo Jacinto do Nascimento Junior

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1 EM A, APRESENTAMOS UM ESQUEMA GENRICO DA MEMBRANA DE BACTRIA GRAM-NEGATIVA E EM B

UMA GRAM-POSITIVA. AS BACTRIAS GRAM-NEGATIVAS POSSUEM UMA CAMADA DE PEPTIDOGLICANO MAIS

FINA DO QUE BACTRIAS GRAM-POSITIVAS E ALM DISSO, APRESENTAM UMA MEMBRANA EXTERNA COMPOSTA

DE LIPOPOLISSACARDEOS. .................................................................................................................................. 24

FIGURA 2 FORMULA ESTRUTURAL DO LIPDEO A PENTAACILADO DE P. AERUGINOSA. ............................................... 26

FIGURA 3 REPRESENTAO ESTRUTURAL DA UNIDADE DE KDO LIGADA AO GLCN .................................................. 27

FIGURA 4 - REPRESENTAO ESQUEMTICA DA MEMBRANA LAMELAR GENRICA NAS FASES GEL (L ) E LQUIDO-

CRISTALINA (L ). ................................................................................................................................................ 31

FIGURA 5 REPRESENTAO DE UMA MOLCULA CONSTITUDA DOS TOMOS HIPOTTICOS A, B, C E D E SEUS

NGULOS. ............................................................................................................................................................ 36

FIGURA 6 REPRESENTAO DE UM DIEDRO FORMADO NA MOLCULA CONSTITUDA DOS TOMOS HIPOTTICOS A, B,

C E D. .................................................................................................................................................................. 37

FIGURA 7 - REPRESENTAO DE UM DIEDRO IMPRPRIO FORMADO NA MOLCULA CONSTITUDA DOS TOMOS

HIPOTTICOS A, B, C E D. .................................................................................................................................... 38

FIGURA 8 REPRESENTAO DAS INTERAES DE VAN DER WAALS. .......................................................................... 39

FIGURA 9 REPRESENTAO DA INTERAO DE COULOMB. ....................................................................................... 41

FIGURA 10 REPRESENTAO DA CAIXA DE SIMULAO DE FUNDO CINZA DE DIMENSES LXL E SUAS RPLICAS

IDENTIFICADA POR LETRAS MAISCULAS. A REPRESENTA UM TOMO DA MOLCULA DO SISTEMA E A

CIRCUNFERNCIA E O RAIO INDICADO POR RC, O RAIO DE CORTE. ....................................................................... 47

FIGURA 11 REPRESENTAO DOS INSTANTES AONDE SO CALCULADOS A VELOCIDADE E A POSIO DOS TOMOS

USANDO O ALGORITMO DE INTEGRAO DAS EQUAES DE MOVIMENTO LEAP-FROG. ........................................ 51

FIGURA 12 - REPRESENTAO ESQUEMTICA DAS MOLCULAS CONSTITUINTES DE UMA UNIDADE DE

LIPOPOLISSACARDEO DE PSEUDOMONAS AERUGINOSA DA CEPA PAO1. AS SIGLAS ACIMA FORAM USADAS PARA

IDENTIFICAR OS RESDUOS DO LPS NA EXTENSO DO CAMPO DE FORA GLYCAM06 PARAMETRIZADA PARA

MEMBRANA DE LIPOPOLISSACARDEO56

. A SEGUIR APRESENTAMOS A NOMENCLATURA FORMAL DENOTADA NAS

SIGLAS: LP1, CIDO DODECANOIL (12:0) ; LP2, CIDO 3-HIDROXIDECANOIL (10:0); PO4, FOSFATO; XYA, 3-

(ACETIL AMINO)-3-DEOXY-D-GLICOSE; 3H1, L-GLICERO-D-MANO-HEPTOSE -7-FORMAMIDA; SYB, VARANTE DA

3-(ACETIL AMINO)-3-DEOXY-D-GLICOSE; PH2, 2-(2-HIDROXIETIL)-6-DEOXI-D-MANO-HEPTOSE; WLL, 2-(2-L-

ALANIL)-2-DEOXI-D-GALACTOSAMINA; 0KO, CIDO 3-DEOXI-D-MANO-OCT-2-ULOSNICO; LKO, VARIANTE DO

CIDO 3-DEOXI-D-MANO-OCT-2-ULO