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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Estudo teórico da seletividade e do solvente em um nanobiossensor de herbicidas inibidores da acetil-coenzima a carboxilase
metadata.dc.creator: Mendes, Carla Cristina Alves
metadata.dc.contributor.advisor1: Franca, Eduardo de Faria
metadata.dc.contributor.referee1: Abrahão Júnior, Odonírio
metadata.dc.contributor.referee2: Guilardi, Silvana
metadata.dc.description.resumo: Os nanobiossensores constituem aparelhos de detecção que possuem como elemento de reconhecimento um material biológico. Um microscópio de força atômica (AFM) que possui sua ponta funcionalizada com a enzima acetil-coenzima A carboxilase (ACCase) se mostrou eficiente na detecção do herbicida diclofop se comparado com presença de atrazina na amostra analisada. A detecção é feita por medidas da força entre a ponta do AFM e a amostra estudada, que é originada da força de ligação do complexo enzima-herbicida. Pelas interações que ocorrem entre enzima e substrato serem específicas, a vantagem do nanobiossensor é sua seletividade e sensitividade, que pode detectar concentrações que não seriam contabilizadas nos métodos convencionais de sensores e biossensores. Tendo em vista o uso do nanobiossensor com a ponta funcionalizada do AFM, este trabalho teve como objetivo, por meio do atracamento molecular, verificar teoricamente a seletividade do mesmo para duas classes específicas de herbicidas que são inibidores da ACCase: os ariloxifenoxipropionatos (fops) e as ciclohexanodionas (dims). Para isso foram feitos cálculos de atracamento molecular com 12 herbicidas, o qual avalia a melhor conformação de um substrato complexado à enzima e a energia livre de interação do complexo. Este estudo também propôs verificar o efeito que a presença da água causa na seletividade e sensitividade da detecção fazendo para isso uma simulação por Dinâmica Molecular da enzima ACCase com posteriores cálculos de atracamento. Os resultados mostraram que as melhores energias de interação foram dos complexos formados com os herbicidas fops e dims, no entanto dois outros herbicidas, imazaquin e metsulfuron, apresentaram uma energia de ligação comparável aos inibidores específicos, devida principalmente à semelhança no tipo de interações intermoleculares, que incluíram ligação de hidrogênio com os resíduos ILE-1735 e ALA-1627, o que pode fazer com que esses dois herbicidas sejam interferentes na detecção. Quanto à presença do solvente foi possível verificar que as energias livres de interação nos complexos aumentaram, tornando-as mais desfavoráveis para os herbicidas inibidores específicos, o que pode afetar a sensitividade da detecção. De forma geral, a seletividade não foi afetada, pois os fops e dims continuaram com valores de energia mais favoráveis, se comparados com os demais herbicidas.
Abstract: The nanobiosensors are devices of detection that have as recognition elements a biological material. This work is a proposal of the nanobiossensor to detect specific inhibitor herbicides acetyl co-enzyme A carboxylase (ACC), whose has effectively proved in detecting herbicide diclofop compared with the presence of atrazine in the sample to being analyzed. This nanobiossensor consists of an atomic force microscopy (AFM) that has its tip functionalized with the enzyme ACC; and the detection is performed by measures the force between the AFM tip and the sample studied, which is originated in interaction strength of the enzyme-herbicide. Due to these interactions, which occur between enzyme and substrate, the advantage of the nanobiosensor is its selectivity and sensitivity for detecting concentrations that would not be accounted for in conventional methods of sensors and biosensors. Given the use of nanobiosensor with functionalized AFM tip, this study aimed to verify the selectivity of it for two specific classes of herbicides that are inhibitors of ACCase: the aryloxyphenoxypropionates (fops) and cyclohexanediones (dims). For this, molecular docking calculations with 12 herbicides were made, and this methodology evaluated the best conformation of the complex enzyme-substrate and free energy of interaction. This study also proposed to verify the effect that the presence of water causes on the selectivity and sensitivity of detection, making necessary the use of Molecular Dynamics simulation of the ACC with subsequent docking calculations. The results show that the best interaction energies of the complexes were formed with the fops and dims herbicides, however two other herbicides, imazaquin and metsulfuron, showed a comparable binding energy of specific inhibitors, primarily due to the similarity in the type intermolecular interactions thought hydrogen bonding interactions with the ILE-1735 and ALA-1627, so these herbicides may interfere in detection for the nanobiosensor. The presence of water molecules increases the bind energy, making them more unfavorable for the specific inhibitors herbicides, which can slightly affect the sensitivity of detection. In general, the selectivity was not affected because the fops and dims continued with more favorable energy values when compared with other herbicides.
Keywords: Acetil-coenzima a carboxilase
Nanobiossensor
Atracamento molecular
Dinâmica molecular
Herbicidas
Acetyl co-enzyme a carboxylase
Molecular docking
Molecular dynamics
Herbicides
Produtos químicos agrícolas
Biossensores
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Ciências Exatas e da Terra
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Química
Citation: MENDES, Carla Cristina Alves. Estudo teórico da seletividade e do solvente em um nanobiossensor de herbicidas inibidores da acetil-coenzima a carboxilase. 2014. 93 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2014.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/17411
Issue Date: 29-May-2014
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Química

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