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Título: Procesos físicos en sistemas biomoleculares : plegamiento de la deca-alanina desde una conformación aleatoria hasta su estructura nativa de hélice alfa.
Autor: Cabrera Pachari, Tatiana Dennise
Director: Bayas Rea, Marco Vinicio
Palabras clave: FÍSICA
DINÁMICA MOLECULAR
PLEGAMIENTO PROTEINICO
DECA-ALANINA
ANALISIS DE GRUPOS
MUESTREO UMBRELLA
Fecha de publicación: ago-2023
Editorial: Quito : EPN, 2023.
Citación: Cabrera Pachari, T.D. (2023). Procesos físicos en sistemas biomoleculares : plegamiento de la deca-alanina desde una conformación aleatoria hasta su estructura nativa de hélice alfa. 44 páginas. Quito : EPN.
Resumen: The protein folding process of the deca-alanine system in water was studied through molecular dynamics simulations. The potential of mean force PMF associated with the transition, along the reaction coordinate ξ, was determined by sampling the structures adopted by the system. The initial sample of structures was generated by performing a targeted molecular dynamics simulation (SMD) along the z-axis for 1 [ns]. Based on the information obtained from this simulation a cluster analysis to identify the structures that defined the windows for Umbrella sampling. The reaction coordinate ξ was defined as the end-to-end distance, or z-elongation, of the polypeptide. Application of a bias harmonic potential kept the sampling confined to the vicinity of each sampling window. The potential of mean force calculated by the weighted histogram analysis method (WHAM), disclosed the existence of a potential barrier of height 4.02 [kcal/mol] and width ∆ξ =12 [A]. The barrier was found to be demarcated by two interesting minimals, a global minimum at ξ =13.7 [A] and a very pronounced local minimum at ξ =15.7 [A]. These energetic features are typical of the folding process and are associated with the existence of the native alpha-helix conformation of the polypeptide and a low-energy unfolded conformation.
Descripción: El proceso de plegamiento proteínico del sistema deca-alanina en agua fue estudiado mediante simulaciones de dinámica molecular. Se determinó el potencial de fuerza media PMF asociado a la transición, a lo largo de la coordenada de reacción ξ, a través del muestreo de las estructuras adoptadas por el sistema. Se generó la muestra inicial de estructuras llevando a cabo una simulación de dinámica molecular dirigida (SMD) a lo largo del eje z durante 1 [ns]. Sobre la información obtenida de esta simulación se realizó un análisis de grupos que permitió identificar las estructuras que definieron las ventanas para el muestreo Umbrella. Se definió la coordenada de reacción ξ como la distancia end-to-end, o elongación en z, del polipéptido. La aplicación de un potencial armónico de sesgo mantuvo el muestreo en la vecindad de la estructura definida para cada ventana. El potencial de fuerza media calculado empleando el método de histogramas ponderados (WHAM), develó la existencia de una barrera de potencial de altura 4.02 [kcal/mol] y ancho ∆ξ =12 [A]. La barrera se encontró delimitada por dos mínimos interesantes, un mínimo global en ξ =13.7 [A] y un mínimo local muy pronunciado en ξ =25.7 [A]. Estas características energéticas son típicas del proceso de plegamiento y se encuentran asociadas a la existencia de la conformación nativa hélice alfa del polipéptido y una conformación no plegada de baja energía.
URI: http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25225
Tipo: bachelorThesis
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