dc.creator |
GUEDES, Fabiana Costa |
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dc.date.issued |
2021-06-11 |
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dc.identifier.uri |
https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2479 |
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dc.description.abstract |
In recent years, a significant evolution in the simulations in molecular dynamics (DM) has been noticed
either in the precision of results compared to the real world or in the capacity to represent complex
biological systems with thousands or millions of atoms. Despite all the advances in theories,
algorithms, and computational infrastructure that give support and confidence to the current
simulations, a serious practical issue persists: the reproducibility of experiments. Other concerning
aspects are the lack of more standardized protocols, the lack of comprehensive documentation of what
has been accomplished. In order to try to contribute to the solution to these challenges, this thesis
aimed to develop, configure, structure and verify a tool that seeks the automation of protocols and
workflows (called ProtCool) that enables the control, analysis and reproduction of experiments in
molecular dynamics of proteins and molecular docking with multiple ligands. To achieve this main
objective, it was necessary to go through the following specific objectives: Model and implement the
workflow for preparing the molecular dynamics simulation; Model and implement the workflow for
performing multi-molecule dockings; Perform workflow management script implementation;
Implement the data source tool, allowing the researcher to have all the files and data generated during
the simulation preparation; Automate the preparation of molecular dynamics; Run only part of the
workflow; Perform the reproducibility of experiments and research methodologies; Integrate all this
into a tool called ProtCool; Check the tool with case studies involving docking of ligands with human
acetylcholinesterase and major protease (Mpro) from SARS-Cov-2. Human acetylcholinesterase,
implicated in diseases such as Alzheimer's disease, and the main protease (Mpro) of SARS-CoV-2, the
virus responsible for the current pandemic of the disease COVID-19, were used as targets in case
studies for validating and demonstrating the use of the tool. For acetylcholinesterase, the same 4
ligands (galantamine, lycoramine, sanguinine and a hybrid ligand) and target (4EY6) studied by Rocha
(2017) were used as a way to validate the implementation of ProtCool, producing equivalent results.
As a way of indicating the potential use of ProtCool in the virtual screening of ligands on a large scale,
in a relevant and current problem, the molecular docking of multiple ligands (19637 from ZINC, 8752
form Drugbank, and 8520 from SistematX, totaling 36909 ligands) on multiple targets (6 different
conformations sampled by Metadynamics) involving the Mpro of SARS-CoV-2 was carried out,
resulting in the generation 4427839 poses (using Vina and Smina docking systems). It was possible to
show a new in silico strategy to indicate new ligands as candidates for antivirals against COVID19. |
pt_BR |
dc.language |
por |
pt_BR |
dc.publisher |
Universidade Federal de Itajubá |
pt_BR |
dc.rights |
Acesso Aberto |
pt_BR |
dc.subject |
Dinâmica molecular |
pt_BR |
dc.subject |
Docking molecular |
pt_BR |
dc.subject |
E-Science |
pt_BR |
dc.subject |
ProtCool |
pt_BR |
dc.title |
Protcool: um gerador de protocolos para ancoragens e simulações de dinâmica molecular em complexos proteína-ligante |
pt_BR |
dc.type |
Tese |
pt_BR |
dc.date.available |
2021-08-02 |
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dc.date.available |
2021-08-02T23:34:54Z |
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dc.date.accessioned |
2021-08-02T23:34:54Z |
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dc.creator.Lattes |
Lattes: http://lattes.cnpq.br/2547966227087500 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1 |
SILVEIRA, Carlos Henrique da |
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dc.contributor.advisor1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/3775476837964989 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 |
ARAÚJO, Aletéia Patrícia Favacho de |
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dc.description.resumo |
Nos últimos anos percebe-se uma grande evolução nas simulações em dinâmica molecular (DM), seja
em precisão dos resultados quando comparado ao mundo real, seja na capacidade de representar
sistemas biológicos complexos com milhares ou milhões de átomos. Apesar de todos os avanços nas
teorias, algoritmos e infraestrutura computacional que dão suporte e confiança às simulações atuais,
uma questão prática séria ainda persiste: a reprodutibilidade dos experimentos. Contribuem para isso
tanto a falta de protocolos mais padronizados, bem como a falta de documentação abrangente do que
foi realmente realizado. No sentido de tentar contribuir na solução a esses desafios, esta tese objetivou
desenvolver, configurar, estruturar e verificar uma ferramenta que busca a automação de protocolos e
workflows (chamada ProtCool) que possibilite o controle, a análise e a reprodução de experimentos
em dinâmica molecular de proteínas e docking molecular com múltiplos ligantes. Para a realização
desse objetivo principal, foi necessário percorrer pelos seguintes objetivos específicos: Modelar e
implementar o workflow para preparação da simulação de dinâmica molecular; Modelar e implementar
o workflow para realização de dockings com múltiplas moléculas; Realizar a implementação de script
de gestão do workflow; Implementar a ferramenta de proveniência de dados, possibilitando que o
pesquisador tenha todos os arquivos e dados gerados durante a preparação da simulação; Realizar a
automatização de preparação de dinâmicas moleculares; Executar apenas parte do workflow; Realizar
a reprodutibilidade de experimentos e de metodologias de pesquisa; Integrar tudo isso numa ferramenta
chamada ProtCool; Verificar a ferramenta com estudos de casos envolvendo docking de ligantes com
acetilcolinesterase humana e protease principal (Mpro) do SARS-Cov-2. Como estudo de casos para
a validação e demonstração de uso da ferramenta, foram usados como alvos a acetilcolinesterase
humana, implicada em doenças como mal Alzheimer, e a protease principal (Mpro) do SARS-CoV-2,
o vírus responsável pela atual pandemia da COVID19. Para a acetilcolinesterase foram usados os
mesmos 4 ligantes (galantamina, licoramina, sanguinina e um ligante híbrido) e alvo (4EY6) estudados
por Rocha (2017) como forma de verificar a implementação do ProtCool, em que se produziu
resultados equivalentes. Como forma de indicar o potencial uso do ProtCool na triagem virtual de
ligantes em larga escala, num problema relevante e atual, foi realizado o docking molecular de
múltiplos ligantes (19637 do ZINC, 8752 do Drugbank e 8520 do SistematX, totalizando 36909
ligantes) em múltiplos alvos (6 conformações diferentes amostradas por Metadinâmica) envolvendo a
Mpro do SARS-CoV-2, tendo como resultado a geração de 4427839 poses (usando sistemas de
docking Vina e Smina). Com isso, foi possível mostrar uma nova estratégia in silico de indicar
ligantes inéditos como candidatos a antivirais contra COVID19. |
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dc.publisher.country |
Brasil |
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dc.publisher.department |
IRN - Instituto de Recursos Naturais |
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dc.publisher.program |
Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Multicêntrico em Química de Minas Gerais |
pt_BR |
dc.publisher.initials |
UNIFEI |
pt_BR |
dc.subject.cnpq |
CNPQ::CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA::QUÍMICA |
pt_BR |
dc.relation.references |
GUEDES, Fabiana Costa. Protcool: um gerador de protocolos para ancoragens e simulações de dinâmica molecular em complexos proteína-ligante. 2021. 116 f. Tese (Doutorado em Multicêntrico em Química de Minas Gerais) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2021. |
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