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Investigação teórica da formação de complexos de cisplatina com modelos da proteína ATP7A

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dc.creator SILVA, Hércules Pereira da
dc.date.issued 2024-08-19
dc.identifier.uri https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4153
dc.description.abstract Cisplatin (cis-[Pt(NH3)2(Cl)2]) is known to be an important agent in the fight against various types of cancer, acting on DNA and resulting in distortions in the macromolecular structure that induce the cell to programmed death. With the frequent use of cisplatin, the response of cells is the induction of drug resistance mechanisms, complicating treatment. Numerous studies indicate that cells can absorb and transport cisplatin through the ATP7A and ATP7B transport proteins, which are responsible for the regulation of Cu(I). These proteins are also related to the mechanisms of cellular resistance to the drug due to the intensified flow of cisplatin to the extracellular medium. In this work, DFT calculations with the M06-2X functional and NCI for investigating non-covalent interactions were used throughout mechanistic proposals for the reactions of cis-[Pt(NH3)2(Cl)2] and cis-[Pt(NH3)2(OH2)2]2+ with the active site of the 6th metal-binding domain (Mnk6) of the ATP7A protein, both in the presence and absence of Cu(I) in the protein structure, and in both gas phase and implicit solvation. The results indicated the existence of distinct stages with associative characteristics. In the gas phase, the reaction coordinates suggest greater thermodynamic and kinetic favorability for the diaquo reagent compared to the dichloro; and for the holoprotein form compared to the apoprotein. In the solvated medium, however, the reactions between the diaquo and dichloro forms with the holoprotein site showed barrier energies and free energy changes for the reaction that were remarkably close in the first stage (around 12.3 kcal·mol-1 and 12.0 kcal·mol-1, respectively). In the holoprotein forms, strongly attractive interactions of Cu(I) with Pt(II) were observed, which may impact the reaction rate and stabilization of reagent complexes. Through topological analyses and other observations, the hypothesis is that these are non-covalent interactions, exhibiting in several cases electronic densities greater than those observed for typical hydrogen bonds. NBO calculations also indicated possible charge transfers from S and Cu(I) to Pt(II), concurrently with changes in geometries concerning the metal centers. However, the structural cut of the protein (i.e., the active site) and the failure to obtain IRC results under certain transition states may be considered limiting factors. pt_BR
dc.language por pt_BR
dc.publisher Universidade Federal de Itajubá pt_BR
dc.rights Acesso Aberto pt_BR
dc.subject Cisplatina pt_BR
dc.subject ATP7A pt_BR
dc.subject Estado de transição pt_BR
dc.subject Metal-metal pt_BR
dc.subject Resistência celular pt_BR
dc.subject DFT pt_BR
dc.title Investigação teórica da formação de complexos de cisplatina com modelos da proteína ATP7A pt_BR
dc.type Dissertação pt_BR
dc.date.available 2024-10-25
dc.date.available 2024-10-25T14:00:41Z
dc.date.accessioned 2024-10-25T14:00:41Z
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/6009980448331115 pt_BR
dc.contributor.advisor1 LOPES, Juliana Fedoce
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/3505620044396566 pt_BR
dc.description.resumo A cisplatina (cis-[Pt(NH3)2(Cl)2]) é conhecida por ser um importante composto agente no combate a diversos tipos de câncer, atuando no DNA e resultando em distorções na estrutura macromolecular que induz a célula à morte programada. Com o uso frequente de cisplatina, a resposta das células é a indução de mecanismos de resistência ao fármaco, dificultando o tratamento. Diversos estudos apontam que as células podem absorver e transportar cisplatina por meio de proteínas transportadoras ATP7A e ATP7B, responsáveis pela regulação de Cu(I). As mesmas também estão relacionadas aos mecanismos de resistência celular ao fármaco devido à intensificação do fluxo de cisplatina para o meio extracelular. Neste trabalho, cálculos de DFT com funcional M06-2X e de NCI para investigação de interações não covalentes foram utilizadas ao longo de propostas mecanísticas para reações de cis- [Pt(NH3)2(Cl)2] e cis-[Pt(NH3)2(OH2)2] com o sítio ativo do 6º domínio de ligação à metais (Mnk6) da proteína ATP7A, com e sem presença de Cu(I) na estrutura proteica e tanto na fase gás quanto em solvatação implícita. Os resultados indicaram a existência de diferentes etapas com características associativas. Em fase gás, as coordenadas das reações apontam para maior favorecimento termodinâmico e cinético para o reagente diaquo em comparação com dicloro; e para a forma holoproteica em comparação com a apoproteica. Em meio solvatado, no entanto, as reações entre as formas diaquo e dicloro com o sítio holoproteico apresentaram tanto as energias de barreira quanto as variações de energia livre da reação muito próximas na primeira etapa (por volta de 12,3 kcal.mol-1 e 12,0 kcal.mol-1, respectivamente). Nas formas holoproteicas, foram observadas interações fortemente atrativas de Cu(I) com Pt(II) que podem impactar na velocidade da reação e estabilização de complexos reagentes. Por análises topológicas e demais observações, a hipótese é que se tratam de interações não covalentes, apresentando em vários casos densidades eletrônicas maiores que as observadas para típicas ligações de hidrogênio. Cálculos de NBO ainda apontaram para possíveis transferências de carga de S e Cu(I) para Pt(II), concomitantemente com mudanças de geometrias em relação aos centros metálicos. Entretanto, o recorte estrutural da proteína (isto é, o sítio ativo) e a não obtenção de resultados de IRC sob certos estados de transição pode ser considerados fatores limitantes. pt_BR
dc.publisher.country Brasil pt_BR
dc.publisher.department IRN - Instituto de Recursos Naturais pt_BR
dc.publisher.program Programa de Pós-Graduação: Mestrado - 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 SILVA, Hércules Pereira da. Investigação teórica da formação de complexos de cisplatina com modelos da proteína ATP7A. 2024. 148 f. Dissertação (Mestrado em Multicêntrico em Química de Minas Gerais) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2024. pt_BR


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