Mecanismo de ação de medicamentos - Modelagem Molecular

Esta simulação computacional permite observar o mecanismo de ação do fármaco cisplatina em seu alvo biológico: o DNA. 

A cis-Pt penetra na célula cancerígena e se liga ao DNA o distorcendo. A célula tenta reconstruir o DNA danificado, mas ao falhar na sua recuperação, a célula cancerígena é eliminada (apoptose celular). 

A cis-Pt age como uma "pinça" molecular se ligando especificamente entre duas bases nitrogenadas adjacentes.

Como Utilizar a modelagem molecular em ensino?

Moléculas orgânicas em meio aquoso

Molécula de benzeno em meio aquoso

• Dinâmica molecular de uma molécula apolar (hidrofóbica) em água (solvente hidrofílico-polar).
• Como exemplo temos a molécula de benzeno em meio aquoso. As ligações de hidrogênio (em azul escuro) são formadas apenas entre as moléculas de água.
• As moléculas de água (hidrofílica) não interagem com o benzeno (hidrofóbico). 
• Se juntarmos todas as ligações de hidrogênio em uma única imagem formamos uma espécie de 'ninho de passarinho' que isola o benzeno do restante do líquido

Ácido graxo em meio aquoso

• Observe que o ácido graxo possui uma região polar, constituída pelo ácido carboxílico (hidrofílica) e uma região apolar (hidrofóbica) constituída pela ramificação de carbonos. 
• A 1,9 angstroms do ácido graxo há grande formação de ligações de hidrogênio entre o ácido carboxílico e o solvente representada pelas linhas azuis escuras.
• A 3,0 angstroms do ácido graxo há a formação de ligações de H entre as moléculas de água (linhas em branco) sem se aproximar do ácido graxo já que a ramificação é uma região hidrofóbica.

Primeira atividade de modelagem molecular

1) Baixar e instalar o programa Discovery Studio Visualizer (DS)

http://accelrys.com/products/discovery-studio/visualization-download.php

A versão atual é a 4.1 e esta pode ser muito 'pesada', se for eu passo a vocês uma versão anterior.

Este programa é bem fácil de usar, com diversos recursos de análise biomolecular mas também com elementos de cristalografia. O módulo "visualizer" é grátis.

2) Alguns tutoriais sobre o DS

Tutoriais do Sam que está no nosso grupo de estudo
https://www.youtube.com/playlist?list=PLzkEXsrocQ0XsrXDUhK08idCrFMtKNBGR

Breve tutorial sobre o DS

https://www.youtube.com/watch?v=u1tlS0B1LT8

Outras apresentações do DS 

https://www.youtube.com/watch?v=16qpxdASHic

https://www.youtube.com/watch?v=rZSEmZw5LyY

https://www.youtube.com/watch?v=-wHWNzsstDY

3) Criar algumas moléculas simples e verificar se são quimicamente corretas em termos do número de ligações, ligações saturadas com hidrogênio. Observem a estereoquímica das moléculas, se são planas, apresentam ângulo de torção, etc. (usem o recurso - clean geometry- para deixá-la na conformação correta)

4) Utilizem o recurso build and edit nucleic acid para criar um DNA. Vejam as várias formas de "crescer" o DNA. Façam uma sequência CGAGCGATAT e meçam as distâncias entre as bases nitrogenadas.