Molecular biophysics: from electronic transport in biological systems to the quantum description of the human collegen stability

Esta tese trata de duas pesquisas no campo da modelagem molecular, com diferentes naturezas conceituais, porém, baseadas em semelhantes princípios teóricos da física quântica e da química computacional. No primeiro estudo, com o intuito de esclarecer os aspectos estruturais e energéticos da estabilidade da tripla-hélice do colágeno humano, foram quantificadas as energias de interação entre os resíduos de aminoácidos que compõem o peptídeo homotrimérico T3-785, por intermédio de cálculos de Mecânica Quântica na luz da Teoria do Funcional da Densidade (DFT) e do método de Fracionamento Molecular com Capuzes Conjugados (MFCC). Assim, as forças de atração e repulsão de cada um dos 90 resíduos que compõem o sistema foram assinadas e as regiões com alta/baixa estabilidade identificadas e comparativamente analisadas. Os dados obtidos aprofundaram as discussões sobre a estabilidade conformacional do colágeno. Na segunda pesquisa, propriedades de transporte eletrônico de dois modelos biológicos foram exploradas. Nesse sentido, 27 miRNAs associados ao autismo e peptídeos formados pelas sequências (Thr-Ala)n e (Ala-Lys)n tiveram suas curvas de corrente-voltagem (I x V) calculadas. Os cálculos computacionais foram parcialmente executados pelo método quântico DFT e, fundamentalmente, dentro de um modelo tight-binding, em conjunto com a técnica de matriz de transferência. No caso dos miRNAs, os resultados sugerem que um tipo de biosensor pode ser desenvolvido para distinguir diferentes tipos de autismo. Já os peptídeos analisados, demonstraram-se como bons candidatos para a construção de um diodo molecular. Ambos os resultados podem fundamentar e estimular pesquisas experimentais com essas biomoléculas no campo da nanoeletrônica